CN101234284B - 雾化电晕等离子体烟气净化设备 - Google Patents

Abstract

雾化电晕等离子体烟气净化设备属于气态污染物治理技术领域。现有净化油烟不能完全满足饮食业油烟净化的要求。本发明包括放电极、收集电极和高压电源；放电极(9)通过高压电线(15)与负高压电源(3)相连，收集电极(10)通过电线(16)接地；收集电极与放电极间形成非匀强电场；其特征在于：还设下部水封箱(4)、喷淋上水箱(5)及喷嘴(8)；下部水封箱连接水泵(14)，水泵通过水管(13)与喷淋上水箱(5)相连，喷淋上水箱底部与喷嘴(8)连接，喷嘴下部连有放电极(9)；下部水封箱(4)和喷淋上水箱(5)均预留溢流口，与溢流管(12)连接。本发明在常温常压下能够很好地去除油烟污染，提高设备运行周期，降低维护费用。

Description

雾化电晕等离子体烟气净化设备

技术领域

本发明涉及一种去除油烟的净化设备，适用于常温常压下脱除饮食服务业排放废气中的油烟等污染物，属于气态污染物治理技术领域。

背景技术

随着我国第三产业的发展和城市化进程的加快，饮食服务业在城市经济发展中所占的比重越来越大。餐饮业的飞速发展，繁荣了城市经济，推动了城市发展，同时也给环境带来了严重污染。

油烟的存在状态既有悬浮态的颗粒物(TSP)，又有气态的有机物。污染物总数可达200多种，主要有不饱和烃类、饱和烃类、醛类、脂肪酸、芳香族及含硫、含氮化合物、和杂环化合物等。

已开展的对饮食油烟毒性的研究很多，研究表明：油烟中含有的多种有毒化学成分对机体具有肺脏毒性、免疫毒性、遗传毒性、致癌致突变性等，对人体健康的危害应引起高度重视。

饮食油烟净化存在一定的难度。首先，由实验测得油雾气溶胶的平均粒径在30～100nm之间，颗粒极其微细，且油烟还具较强的黏附性和疏水性，这都给新型高效净化技术的研究带来了难度；其次，油烟中所含有的苯并(a)芘、二苯并(a，h)蒽及1、3-丁二烯、丙烯醛等致癌性的有毒物质在气态样品中化学组分要比颗粒样品中多。而油烟中的气味主要是由气态污染物所为，所以去除油烟中成分复杂的气态污染物也是油烟净化要解决的难题之一；再者，目前我国仍有一些饮食单位采用柴油或木炭作为燃料，其燃烧过程中产生的灶烟中含有大量的未完全燃烧的碳粒和氮氧化物，其污染也不可小视。

目前，在油烟净化处理行业中，普遍采用的处理方法有机械式油烟净化技术、湿式油烟净化技术、静电式油烟净化技术、复合式油烟净化技术等。

几类净化油烟方法各有所长，但都不能完全满足饮食业油烟净化的要求，每种油烟治理方法都存在各自的优、缺点。喷淋洗涤法和静电沉积法除油效果显著，但存在设备复杂、运行周期短及维护费用较高等缺陷。过滤法和惯性分离法的处理效果较好且设备简单，但存在除油效率低的问题。先进的饮食业油烟净化设备，应针对油烟的特点，既要像静电除尘和过滤除尘那样，能高效去除细小油滴，且不会产生污水二次污染；又要像洗涤净化那样，能克服油滴粘性，长期稳定运行，且可去除部分气态污染物。简单地将上述两种装置组合，只能综合其缺点，使整台装置既不能长期稳定工作，又不能防止污水的二次污染。因而饮食业油烟净化迫切需要引入新的烟气净化机制，研制先进的新型烟气净化设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于去除饮食业油烟的净化设备，在常温常压下能够很好地去除油烟污染，提高设备运行周期，降低维护费用。

目前将雾化电晕等离子体技术直接应用于油烟净化，在国内还未见到相关的专利。它是在传统的静电除尘技术的基础上发展而来的一种雾化电晕等离子体烟气净化设备，包括放电极、收集电极和高压电源；放电极9通过高压电线15与负高压电源3相连，收集电极10通过电线16接地；收集电极10与放电极9间形成非匀强电场，产生稳定的电晕放电；其特征在于：还设有下部水封箱4、喷淋上水箱5及喷嘴8；下部水封箱4连接水泵14，水泵14通过水管13与喷淋上水箱5相连，喷淋上水箱5底部与喷嘴8连接，喷嘴8下部连有放电极9；下部水封箱4和喷淋上水箱5均预留溢流口，与溢流管12连接。

放电极9为不锈钢丝，也可以换成合金丝或其它金属丝；收集电极10为硬钢丝沙网结构，沙网致密，主要用于气流通过，而起到阻碍水滴通过的作用，网眼尺寸小于0.3mm。此时，整个电场电力线与进入净化器的油烟气流同向，收集电极和放电极放置方向垂直于进入气流。

收集电极10也可以换成不锈钢板，这样更利于油水的下流收集。此时收集电极10和放电极9放置方向与进入净化器的油烟同向，平行放置。

设备外形尺寸可以根据罩眼及烟道尺寸进行调整，调整过程中，放电极9和收集电极10根据实际应用情况可以增加。

与其它油烟处理设备相比，新型放电极雾化电晕等离子体烟气净化设备具有以下特点：

(1)除了湿式静电除尘机理，雾化电晕放电又增加了高速水滴的动力凝并，荷电水滴的静电凝并以及对微小粉尘的电子荷电等净化机制，因而对微小粉尘具有更高的除尘效率。

(2)由于等离子体与水雾之间相互反应，生成大量的OH、O等高活性自由基和O3等强氧化分子，它们可以有效的破坏油烟中具有异味的有机高分子物质，使之断键为无害的无机小分子物质，如CO2、H2O等。因此雾化电晕等离子体可有效去除烟气中有害气体及消除臭味，净化效率高；而其它净化器不能对烟气中异味气体达到有效的去除。

(3)可持续进行放电极供水雾化，由于其高速液滴冲击力比较大，液滴速度可达30m/s，仅用少量的水就可达到较好的清洗效果，避免油滴粘污放电极和收尘电极，确保除尘装置长期稳定而高效地运行，增加了免维护的时间，维护费用较低。

(4)雾化电晕放电可去除臭味、杂色、有害有机物，还具有杀菌的功能，某些能产生堵塞的微生物也可被杀灭。这样即使由于水长期运行而使水中含有可溶有机物、产生异味、滋生细菌和微生物，放电产生的等离子体也能使这些问题得到解决。所以在雾化电晕放电除尘中可能对水加以循环使用，这样可长期使用不用更换。

(5)占地空间小，造价较低，运行成本低廉。

该技术应用于油烟净化时，其机制如附图3所示。

图中(a)表示电场的结构；收集电极(板电极)与正高压电源接通的同时，由水管向放电极通水，并保证流速恒定，(b)表示在两电极间形成了非匀强电场，由放电极雾化产生的水雾，经剥离荷电以及近电晕区的电子荷电和高强度离子荷电，在极间形成粒径为几十μm且高度荷电的雾滴，同时雾化的液滴还可保证放电极不会因运行时间过长而被粘性颗粒粘附导致电晕熄灭；(c)表示油烟颗粒进入电场；(d)表示除传统静电除尘对油雾的荷电去除机制外，油烟颗粒在电场中被雾化液滴捕集并荷电，油烟颗粒的粒径很小，一般为微米甚至亚微米级，传统静电设备很难捕集，而在本技术中，油烟颗粒通过静电凝并和动力凝并被雾化荷电液滴捕获并形成较大的颗粒，因而能被收集极板顺利捕集；(e)表示荷电的颗粒在电场的作用下高速向收集电极飞去，同时放电极雾化电晕放电产生的低温等离子体，对去除有害气体有一定的功效，可在很大程度上去除油烟中的气味；(f)表示在收集电极表面由于雾化液滴的作用使得沉积在收集电极表面的粒子的流动性增强，使其可以自动沿收集电极下流，这样就避免了长时间运行时由于油烟的粘性黏附在收集电极表面的油烟层过厚导致的反电晕，且可达到清洁极板的作用，解决了粘性油烟净化的极板清洗困难的难题。

同时需要指出的是，通过等离子体与水雾之间也会相互反应，从而生成大量的OH、O等高活性自由基和O3等强氧化分子，它们可以有效的破坏油烟中具有异味的有机高分子物质，使之断键为无害的无机小分子物质，如CO2、H2O等。

附图说明

附图1是本发明的处理系统装置简图。

附图2是本发明的设备简图。

附图3是本发明的原理说明图。

具体实施方式

本发明并不限于本文中所阐述的实施方案。相反，公开这些实施方案的目的是为了使本公开的内容全面而完整，并且彻底地向本领域的技术人员阐述本发明的范围。

下面的实施例的目的适用于说明本发明，其中所用仪器及检测方法等不是对本发明的范围的限制。

雾化电晕等离子体烟气净化技术是保持放电极有少量水的电雾化湿状态，雾化水滴冲击收集极板并在极板表面形成一层薄而均匀下淌的水膜。淌下的水分离出油污后泵回放电极循环使用。

附图1中，工作开始时，高压电源3、引风机6开启。下部水封箱4里的水被抽出后形成水循环。将要处理的油烟由吸烟罩1吸入，并经油烟入口和喷淋器进入净化器2。净化器对应附图二，包括喷嘴8、放电极9、收集电极10及壳体11。喷淋上水箱5向喷嘴供水形成众多接地细水线，在高压电极的作用下细水线放电雾化，对油烟进行高效净化，同时对循环水进行处理。被净化后的气体由引风机6排出，引风机和绝缘子因不被污染而能长期运行不用维护。水雾清洗电极和净化气体后流入下部水封箱4，再经过滤器和水泵进入喷淋上水箱5，从而实现循环供水。工作结束时，关闭高压电源3和引风机6。

附图2中，开启水泵14和高压电源3，循环水由喷嘴8喷出，在放电极9和收集极板10区域不断形成电流体动力学雾化，雾化水滴被自由电子和离子高度荷电，在电场作用下高速飞向收集电极10。此时伴随有油烟气体进入设备壳体11，油烟颗粒在电场中被雾化液滴捕集并荷电，荷电的颗粒在电场的作用下高速向收集电极10飞去。同时放电极雾化电晕放电产生的低温等离子体，对去除异味有机物有一定的功效，可在很大程度上去除油烟中的气味。在收集电极10表面由于雾化液滴的作用使得沉积在收集电极表面的粒子的流动性增强，使其可以自动沿收集电极下流。之后，循环水进入下部水封箱4，下部水封箱4箱体预留溢流口，若水过多则顺溢流管12排出；下部水封箱4内水可作为循环水循环使用，由水泵14经过水管13打回喷淋上水箱5，喷淋上水箱5箱体也预留有溢流口，若水过多则顺溢流管12排出；通过高压电线15分别连接放电极9和高压电源3的负高压输出端子，收集电极10通过电线16接地。

附图3中(a)表示电场的结构，(b)表示水雾化，(c)表示油烟颗粒进入电场，(d)和(e)表示油烟颗粒的捕集，(f)表示油烟颗粒沿收集电极下流。

电压大于18kV时，该设备对油烟的去除效率可达90％以上，对异味气体的净化效率为60％。

Claims (4)

1.一种雾化电晕等离子体烟气净化设备，包括放电极、收集电极和高压电源；放电极(9)通过高压电线(15)与负高压电源(3)相连，收集电极(10)通过电线(16)接地；收集电极(10)与放电极(9)间形成非匀强电场，产生稳定的电晕放电；其特征在于：还设有下部水封箱(4)、喷淋上水箱(5)及喷嘴(8)；下部水封箱(4)连接水泵(14)，水泵(14)通过水管(13)与喷淋上水箱(5)相连，喷淋上水箱(5)底部与喷嘴(8)连接，喷嘴(8)下部连有放电极(9)；下部水封箱(4)和喷淋上水箱(5)均预留溢流口，与溢流管(12)连接；收集电极(10)为硬钢丝沙网结构，网眼尺寸小于0.3mm；整个电场电力线与进入净化器的油烟气流同向，收集电极和放电极放置方向垂直于进入气流。

2.根据权利要求1所述的雾化电晕等离子体烟气净化设备，其特征在于：

放电极(9)为金属丝。

3.根据权利要求2所述的雾化电晕等离子体烟气净化设备，其特征在于：

放电极(9)为不锈钢丝。

4.根据权利要求2所述的雾化电晕等离子体烟气净化设备，其特征在于：

放电极(9)为合金丝。

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