CN102230641B - 油烟回收净化方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种油烟回收净化方法和设备，包括与交流电源连接的直流高压电发生器、通过高压导线与直流高压电发生器的输出负极连接的放电极、与电源正极连接的油烟沉积阳极、废油收集容器和排油管，所述油烟沉积阳极是由油烟经过的刚性围合体和其表面带正电的导电性液体流或液体膜组成，刚性围合体的下边缘与盛有导电液体的液体箱连接，液体箱通过导线与直流高压电发生器的输出阳极连接，液体箱的箱壁在收集的废油层以下设有出液孔，该出液孔经导管与泵的进液口连接，泵的出液口连接布液管。本发明具有很高的油烟回收率和持续的高效净化能力，不用清洗，无火灾隐患，能节约钢材，完全适用于其他气溶胶粒子的回收和净化。

Description

油烟回收净化方法和设备

技术领域

本发明涉及一种废油烟净化方法和设备。

背景技术

统计显示，2010年我国食用油消费量6560万吨，预计到2011年食用油消费量将达到8900万吨。目前国内注册住宿型酒店和餐饮业法人单位约10万个，企业职工食堂约460.9万个，各类学校食堂约10万个。仅北京市区的饮食业网点已发展超过5万多家。但随着饮食业的不断增长，在为人们奉献出美味佳肴的同时，却严重污染了我们的空气。

家庭烹饪油烟造成的危害不可低估。而食用油在高温下会发生裂解，产生大量的有害油烟，含有的有害物质超过300种，这些有害物质具有肺脏毒性、免疫毒性、遗传毒性以及潜在致癌性。传统的抽油烟机只有抽排功能，含有大量有害物质的油烟未经处理抽排到室外，会更大范围地对大气造成污染。湖北省环境检测中心站的专家计算表明，每个家庭每天排放2克至3克油烟，全市230万个家庭的油烟排放每天至少有6吨，一年达2200多吨。从全国看，约4亿个家庭厨房每天所排放的油烟高达1200吨，已成为大气污染的重要源头。

工业生产制造过程中，也会产生大量的油烟，其中含有多种有害物质，如:铅、锌、硫、酸雾、苯等，直接污染空气环境，影响工人和周围居民的身体健康。比如DOP（邻苯二甲酸二辛脂）是塑料加工中经常使用的增塑剂。在使用的过程中会产生含有机物的油烟，主要含有醛、酮、烃、脂肪酸、醇、酯、内酯、杂环化合物和芳香族化合物等具有致突变性和致癌性的化合物，如通过烟道排放到大气中，就会造成严重污染。

人们在重视油烟污染的危害和研究油烟净化技术的同时，忘记了油烟也是一种大有潜力的可回收资源。据上世纪90年代的不完全统计。仅在北京城区，每年就有数以万吨计的油烟散发到天空，这只是其中一小部分，不包括被净化器处理或碳化在静电净化器阳极金属板上的油烟以及厨房烟道里流失的冷凝油。如果能将这些油脂回收，不论是加工成生物柴油，化工原料或者提炼成再生食用油，都是利国利民，且有巨大经济效益的好事。完全符合当今世界各国提倡的绿色经济和循环经济的发展策略。

以餐饮业回收的废油为原料加工生产生物柴油，在技术上已经比较成熟。生物柴油的动力效果好于石化柴油，且生产成本更为低廉。以北京地区为例，如果将现有的5万多餐饮业单位排放的油烟回收，转化为生物柴油，每年能节约高级燃油8000吨以上，经济价值达5000万人民币。放大到全国范围，每年可生产生物柴油近50万吨，创造经济价值近30亿人民币。如果再考虑家庭烹饪油烟的回收，效益更加显著。 

现有的家用油烟机并不具有油烟净化功能。现有的餐饮业油烟净化技术及设备大致可分为机械式、湿式、静电式和复合式等几种。机械式净化技术及设备的主要问题是： 油烟净化率低, 难以达到环保要求。风阻大，耗电量大。厨房和烟道内污染严重，频繁的清洗工作, 耗时耗钱。为增加油烟收集效果而提高风机功率会造成更大噪音。过滤和吸附材料需经常更换，费用高昂。湿式吸收型技术及设备的主要问题是：油烟净化率不高。因油水不相融，为提高水雾对油烟的吸收效率，循环水中需加大量乳化剂，造成水的二次污染。乳化剂的加入又造成终端油水分离困难。设备体积庞大，维护工作量大。耗电耗水，价格较高，冬天易结冰，黄河以北地区使用困难。静电型净化技术及设备的主要问题是: 必须经常清洗，否则净化效率急剧下降。拆卸清洗工作量大，耗时耗钱。因为烟道积油，有严重的火灾隐患,(以至于有的厂家卖设备免费送灭火器)。所以只要环保执法部门不管，用户就不会主动开机，让油烟直接排放。

目前，餐饮业采用的油烟机大多只考虑净化，未考虑油烟回收。市场占有率80%以上的静电型油烟净化器中，小部分油烟冷凝沉积在抽风管道内，大部分油烟沉积在阳极金属板上，被碳化或黏附，难以清除，更谈不上回收。采用水雾吸收型技术（水晕净化），能够回收部分油烟，但如前述，为提高油烟净化率添加的乳化剂，又使得水和油难以分离，并造成水的二次污染。另一类回收方法是采用离心力，使较大颗粒的油烟粒子抛甩到离心机外壁上，然后流到废油收集容器里。这种方法简单，成本低。但效率很低，小颗粒的油烟粒子基本无法收集。而实际油烟的温度较高，大部分油烟粒子的直径都很小。还有一种方法就是过滤。过滤法的主要问题是：回收率低下。要想提高回收率，就必须增加滤材的密度，但又会造成气流阻力和耗电量的增加。粘性的油脂如何能不阻塞滤材，保证较长时间不替换，也是个难以克服的问题。工业油烟的回收技术同样不理想。由于采用静电场净化，大量油烟被碳化或黏附在阳极金属板上，随着清洗液流失。有些大型净化器在前端进风口增设一种截油板，利用惯性使大的油烟粒子撞击在板上而沉积，而大量中小粒径的油烟粒子则被碳化，分解或散发。这种方法的油烟回收率仅为30%左右。个别生产行业采用冷凝法回收油烟，即让烟气充分冷却后，将冷凝在管壁的油液收集起来后，加工回用。这种方法的主要缺点是耗能大和油烟回收率低。粘性油脂黏附在管壁上也会降低冷凝效率。

总体而言，现有的各类净化技术都不能完全满足油烟净化的要求。油烟回收更是一个难题。

专利调查：由于饮食习惯的差异，发达国家的餐饮业油烟污染不大。有严重工业油烟污染的行业多移至第三世界国家，所以油烟回收的问题难以引起这些国家研究机构的关注。有关油烟回收净化的专利主要出现在中国及东南亚国家。国家知识产权局公示了从2002年初－2009年底的157个油烟净化器专利（包括发明专利和实用新型专利），其中利用静电吸附原理的净化器占了36％。油烟回收专利则集中在水雾法。如中国实用新型专利（申请号200720181341和200420113820）和山西林业学院提交的发明专利（200410012415）,前二者为家用，后者用于铸造行业。这类专利技术上差别不大，有的只是稍作改进。如将喷水雾换为搅动水雾，或让烟气直接冲入水中产生混合水雾等等。另有部分专利涉及离心分离方法，如烟台大学提交的发明专利（申请号200810015673）和另一发明专利（申请号200810150629，未授权）。有少量专利涉及冷凝法，如用于水轮机运行过程中油烟雾净化回收的实用新型专利（申请号200820089806）和中国核动力研究院提交的专利（申请号200720079718）。个别专利将两种或更多的方法组合在一起，如发明专利（申请号200710096204,未授权）即是将离心分离和静电法结合。有的专利则是将所知的方法罗列组合而成。如南开大学提交的专利（申请号200420056801），先用离心力分离油烟，又用各种氧化法分解剩余的污染物。也有一些专利涉及过滤法。如实用新型专利（申请号200620096899）。

油烟特性

（1）油烟粒子的尺寸和形态

油烟是食用油或工业油脂在较高温度条件下产生的液态气溶胶粒子和热氧化分解产物的混合物。以餐饮业为例，烹调时，油脂受热，当温度达到食用油的发烟点170°C左右时，出现初期分解的蓝烟雾。随着温度继续升高，分解速度加快，当温度达250°C时，出现大量烟雾，并伴有刺鼻的气味。油烟中的气溶胶粒子粒径多在0.01μm到10μm之间，可分为固体与液体颗粒物两种，固体颗粒物多来自燃料中未燃烧或燃烧后的产物。液体颗粒物大多为油脂冷凝物，粘稠度较大，极易与固体颗粒物结合，形成具有较大粘稠度的胶体。极易粘附在管道或设备表面，一旦排放到大气中，可与空气中的悬浮物结合，形成不易扩散的污染物。 

（2）油烟粒子的油性和粘度 

油烟粒子的最重要的特性之一，就是油性，即形成润滑薄膜的能力。 粘度即流动液体粘滞程度，是分子之间内摩擦的一个量度。油脂之所以有较高的粘度，主要由于其甘油脂中长链分子间的吸引力所致。表示方法有动力粘度、运动粘度和相对粘度三种。食用油脂以运动粘度来表示，单位为m²/s。粘度与油脂的不饱和度有关，与油脂中脂肪酸的分子量的关系更大。植物油脂粘度高低顺序为：蓖麻油>菜籽油>棉籽油>葵花籽油>大豆油>亚麻油>椰子油。对同一种油脂而言，随着温度升高，其粘度也增大。 

（3）油烟粒子的溶解性 

油烟粒子在水中的溶解性很差。当环境温度范围为-8-92°C时，在水中的溶解度不超过10%。随着温度和压力的升高，溶解性也相应增大。实际烹饪和工业油烟的温度多在100°C 以下，所以要想通过水雾吸收油烟，必须添加乳化剂，即便如此，吸收效率也不会超过60%，这就是湿法净化效率不高的原因。

（4）油烟粒子的介电常数 

干燥的油脂并不是良好的导体，介电常数一般为3.0～3.2。当氧化引入极性基团，油脂的介电常数会有所增加，如在低温下吹入空气，油脂的介电常数可达到5.2以上。所以一旦静电净化设备的阳极金属板被油垢糊满后，金属板的导电性立即减小，油烟净化率将急剧下降。如不清洗，就不能继续工作。为此，有很多涉及自动清洗阳极金属板的发明被提出，尽管设备变得很复杂，但是效果仍然不会很好，需从根本上解决这一问题，即让油垢完全不能附着在阳极上。 

（5）油烟粒子的润湿性 

油烟粒子能否和液体相互附着或附着难易的性质称为粒子的润湿性。当粒子与液体接触时，如果接触面能扩大而相互附着，就是能润湿；如果接触面趋于缩小而不能附着，则是不能润湿。粒子的润湿性与粒子的性质，如粒径、生成条件、温度、含水率、表面粗糙度及荷电性等有关，也与粒子和液体之间的粘附力及相对运动速度有关。油烟粒子的粒径一般小于5μm，很难被水润湿。这是由于细小的粒子与水滴表面均存在着一层气膜，只有在粒子与水滴具有较高的相对运动速度的情况下，水滴冲破这层气膜，才能使之相互附着并凝结。这也是某些高效能湿式净化器如文丘里洗涤器净化的主要机制。此外，粒子的润湿性还随压力的增加而增加，随温度的上升而下降，随液体表面张力的减少而增强。所以，要让油烟粒子进入水中，必须提高二者的润湿程度，其关键在于提高油烟粒子与水的相对运动速度。一般湿法净化技术中，多是机械式混合，无法显著提高水雾与油烟粒子的相对速度，因而油烟回收净化效率均不会太高。

传统的高压静电油烟净化器工作原理是：高压静电场发射出来的电子碰撞空气分子而产生大量正负离子。在电场力的作用下，正离子移向带负电的放电电极，负离子则移向带正电的阳极金属板。由于电场中负离子浓度很高，通过电场的油烟气溶胶粒子很容易被负离子捕捉。带负电荷的油烟粒子在电场力的作用下，被作为沉降极的阳极金属板吸引而沉积碳化，并同时失去电性，以此达到去除油烟的目的。在这些净化器中，用来吸附带负电荷的油烟粒子的正极，通常是不锈钢板或不锈钢管。价格高而且容易粘油。由于油脂不是良导体，所以一旦被油垢糊满后，金属板的导电性立即减小，油烟净化率急剧下降。如不清洗，就不能继续工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种油烟回收净化方法和设备，要解决现有技术油烟净化率低，难以达到环保要求的技术问题；并解决现有技术耗时耗钱，维护工作量大，有严重的火灾隐患的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种油烟回收净化设备，包括与交流电源连接的直流高压电发生器、通过高压导线与直流高压电发生器的输出负极连接的放电极、与电源正极连接的油烟沉积阳极、废油收集容器和排油管，其特征在于：所述油烟沉积阳极是由油烟经过的刚性围合体和其表面带正电的导电性液体流或液体膜组成，刚性围合体的下边缘与盛有导电液体的液体箱连接，液体箱通过导线与直流高压电发生器的输出阳极连接，液体箱的箱壁在收集的废油层以下设有出液孔，该出液孔经导管与泵的进液口连接，泵的出液口连接布液管，布液管的一端横置于油烟沉积阳极的刚性围合体上边沿，其管壁下部开有形成液体流或液体膜用的布液孔。

所述放电极可以是金属丝，金属丝的尾端连一重锤。

所述刚性围合体可以是包括金属圆管和金属方管的金属管，或者是包括陶瓷管、玻璃管或高分子材料管的非金属管。

所述刚性围合体根据气流流动方向可以分为立式和卧式两类，刚性围合体的壁板状材料表面允许有小于90°的倾角，刚性围合体是形成单电场的单个刚性围合体，或者是形成多电场的串联刚性围合体或并联刚性围合体。

所述布液管的布液口可以是密布的小孔或狭长的窄缝。

所述液体箱内置可以有液面传感器，液面传感器的信号线与补水阀门连接或与警示器连接。

所述液体箱的上面可以连接废油收集容器。

所述导电性液体或导电液体膜可以是含盐或导电可溶性物质、离子或杂质的水；或者是添加乳化剂的导电液体。

所述导电性液体表面或液体膜可以是平面瀑布形或柱面状的向下流动的均匀液面或液膜；水平方向流动的液体表面是完全水平的或是向流动方向有一定倾斜的；或者是因泵的推动而流动的液面。

一种油烟回收净化方法，其特征在于：所述的油烟回收净化设备，其方法步骤如下：

步骤1，油烟中的油烟气溶胶粒子带上负电荷；

步骤2，带负电的油烟粒子进入油烟沉积阳极的刚性围合体内；

步骤3，导电液体从液体箱上升进入布液管中，然后从布液管均匀流到刚性围合体的内侧表面，形成向下均匀流动的液面或液膜；

步骤4，油烟粒子受电场力作用迅速飞向带正电的导电性液体表面或液体膜，突破粒子和液面之间的气膜而进入不断流动的液体内，立即被流动液体带离原位置，随液流流入液体箱中形成油烟混合液；

步骤5，浮在液体箱中导电液体上的油烟混合液被流动液体带离原位置，通过排油管排出并收集。

本发明提出了一种油烟回收净化方法和设备，与传统经典技术不同之处是：

（1）不采用金属或其他固体导电材料作为油烟沉积阳极，而是用流动的液体表面或液体膜替代金属板或金属管的功能。带负电的油烟粒子受电场力作用迅速飞向带正电的流动液体表面，突破粒子和液面之间的气膜而进入液体内，立即被流动液体带离原位置，保证液面有持续吸引油烟粒子的能力。所用液体实际上是吸引和运输油烟粒子的介质。

（2）形成流动表面或膜的液体可以是各种有一定导电性的液体，如含一定盐份或其他可溶性物质，离子或杂质的水。为加强油烟粒子与液体的润湿性，还可以在液体中适当添加提高二者润湿性的乳化剂。

（3）垂直方向的流动依靠泵的功能，将液体从下方提升到上方，然后依靠重力作用，使液体从上方向下方流动。以此形成持续不断流动的液体表面或膜。

（4）垂直方向的流动液体从特别设计的布液器流出，以两种方式形成平整光滑的表面状态：1）布液器上具有密布小孔或长的窄缝，使液体向下流出后直接形成垂直向下的瀑布状的连续液膜。2）布液器上的液体流到平面或柱状的固体材料表面，在材料表面形成平面状的或柱面状的向下流动的均匀液面或液膜。材料表面应与液体有较好的润湿，以避免因不润湿造成的液膜不均匀或不连续。此外，为使液面或液膜更为连续均匀，且不脱离固体材料表面，材料表面可以不完全竖直，允许有一定倾角。也就是液面或膜表面与水平方向的夹角可以小于90度。该固体材料可以是良导体（如金属），也可以是绝缘体（如高分子材料）。

（5）水平方向流动的液体表面，也可因重力流动，这种情况下，液面不是完全水平，而是向流动方向有一定倾斜。但也可以因泵的推动而流动。

（6）作为静电净化器中吸引带负电油烟粒子的阳极表面，流动液体应该与高压静电场的阳极连接。

（7）进入流动液体并不断被带离的油烟粒子进入液体贮存箱体内，如果液体比重比油烟粒子大，而且与油烟粒子不相溶，则积累的油烟将浮在液体表面，容易被取出。底层的液体供形成流动液面或液膜用。动力泵的进液口应设置与油层以下。

本发明有下列特点：

（1）油烟粒子不会被高温碳化，也决不粘附阳极板表面，所以净化器内外非常干净，永远不需任何清洗（包括各种机械和化学药剂辅助的清洗方法），彻底解决了传统静电净化设备的最大问题。

（2）各种粒径（从0.01μm到50μm）的油烟粒子均能被阳极吸引收集，使油烟回收率接近100%。

（3）由于阳极表面一直保持非常高效的清洁状态，使之具有持续的吸引油烟粒子的能力，所以持续净化效率远高于传统静电净化产品。

（4）由于油烟粒子不被高温碳化，烟道也不积油，所以彻底杜绝了火灾隐患。

（5）油烟回收工艺简单有效，不须添加乳化剂或其他有害化学药剂，无任何二次污染。

（6）能保持传统静电净化技术的其他优点：如工作可靠，风阻小（一般不超过200Pa），耗电低（以每小时净化1000 m³计算，电能消耗仅0.2-0.5kwh）。

（7）可以适合于各种风量的需要，从家用到工业，甚至高达10⁵m³/h的场合。

（8）能节约大量金属材料，使初期投资成本大幅减小。

（9）不需任何耗材和替换元件。系统不需频繁维护或检修。

（10）容易实现远程自动化控制。

本发明已经经过实验样机大量测试，效果十分理想。通过实验还发现，该技术完全适用于其他气溶胶粒子（如烟尘，酸雾，碳烟）的回收和净化，具有十分广阔的应用前景。 

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明板式净化回收器结构示意图。

图2是本发明管式净化回收器结构示意图。

附图标记：1-交流电源、2-直流高压电发生器、3-高压导线、4-放电极、5-导线、6-油烟沉积阳极、7-布液管、8-重锤、9-液体箱、10-废油收集容器、11-排油管、12-泵、13-导管、14-液面传感器。

具体实施方式

实施例参见图1、图2所示，一种油烟回收净化设备，包括与交流电源1连接的直流高压电发生器2、通过高压导线3与直流高压电发生器2的输出负极连接的放电极4、与电源正极连接的油烟沉积阳极6、废油收集容器10和排油管11，其特征在于：所述油烟沉积阳极6是由油烟经过的刚性围合体和其表面带正电的导电性液体流或液体膜组成，刚性围合体的下边缘与盛有导电液体的液体箱9连接，液体箱9通过导线5与直流高压电发生器2的输出阳极连接，液体箱9的箱壁在收集的废油层以下设有出液孔，该出液孔经导管13与泵12的进液口连接，泵12的出液口连接布液管7，布液管7的一端横置于油烟沉积阳极6的刚性围合体上边沿，其管壁下部开有形成液体流或液体膜用的布液孔。

所述放电极4是金属丝，金属丝的尾端连一重锤8，也称电晕极。

所述刚性围合体是包括金属圆管和金属方管的金属管，或者是包括陶瓷管、玻璃管或高分子材料管的非金属管。

所述刚性围合体根据气流流动方向分为立式和卧式两类，刚性围合体的壁板状材料表面允许有小于90°的倾角，刚性围合体是形成单电场的单个刚性围合体，或者是形成多电场的串联刚性围合体或并联刚性围合体。

所述布液管7的布液口是密布的小孔或狭长的窄缝。

所述液体箱9内置有液面传感器14，液面传感器14的信号线与补水阀门连接或与警示器连接。

所述液体箱9的上面连接废油收集容器10。

所述导电性液体或导电液体膜是含盐或导电可溶性物质、离子或杂质的水；或者是添加乳化剂的导电液体。

所述导电性液体表面或液体膜是平面瀑布形或柱面状的向下流动的均匀液面或液膜；水平方向流动的液体表面是完全水平的或是向流动方向有一定倾斜的；或者是因泵的推动而流动的液面。

一种油烟回收净化方法，运用所述的油烟回收净化设备，其方法步骤如下：

步骤1，油烟中的油烟气溶胶粒子带上负电荷；

步骤2，带负电的油烟粒子进入油烟沉积阳极6的刚性围合体内；

步骤3，导电液体从液体箱9上升进入布液管7中，然后从布液管7均匀流到刚性围合体的内侧表面，形成向下均匀流动的液面或液膜；

步骤4，油烟粒子受电场力作用迅速飞向带正电的导电性液体表面或液体膜，突破粒子和液面之间的气膜而进入不断流动的液体内，立即被流动液体带离原位置，随液流流入液体箱9中形成油烟混合液；

步骤5，浮在液体箱9中导电液体上的油烟混合液被流动液体带离原位置，通过排油管11排出并收集。

本发明提出的一种油烟回收净化方法和设备，不采用金属或其他固体导电材料作为油烟沉积阳极6，而是用流动的导电液体表面或液体膜替代金属板或金属管的功能。带负电的油烟粒子受电场力作用迅速飞向带正电的流动液体表面，突破粒子和液面之间的气膜而进入液体内，并立即被流动液体带离原位置，保证液面有持续吸引油烟粒子的能力。

导电液体是含一定浓度电解质的水，电解质包括食盐（NaCl）。

在液体中适当添加提高与油脂润湿性的乳化剂或活性剂。

垂直方向的流动依靠泵12的功能，将液体从下方提升到上方，然后从特别布液器流出，依靠重力作用，使液体从上方向下方流动。以此形成持续不断流动的液体表面或膜。

以两种方式形成平整光滑的表面状态：1）布液器上具有密布小孔或长的窄缝，使液体向下流出后直接形成垂直向下的瀑布状的连续液膜。2）布液器上的液体流到平面或柱状的固体材料表面，在材料表面形成平面状的或柱面状的向下流动的均匀液面或液膜。

材料表面应与液体有较好的润湿，以避免因不润湿造成的液膜不均匀或不连续。板状材料表面允许有一定倾角。使液面或膜表面与水平方向的夹角可以小于90^o。

固体材料可以是良导体，包括金属。也可以是绝缘体，包括陶瓷，玻璃和高分子材料。

水平方向流动的液体表面，也可因重力流动，液面向流动方向有一定倾斜。也可以因泵12的推动而流动。

流动液体应该与高压静电场的阳极连接，使液体带正电。

进入流动液体并不断被带离的油烟粒子进入液体箱9内。如果液体比重比油烟粒子大，而且与油烟粒子不相溶，则积累的油烟将浮在液体表面，被不断排除并收集。底层的液体供形成流动液面或液膜用。动力泵的进液口应设置与油层以下。液面设有液面传感器14，以便随时补充导电液体。

根据本发明所提供技术方案，可以设计出两类新型油烟净化回收设备。一类是板式净化回收器，另一类是管式净化回收器。前一类又可根据气流流动方向分为立式和卧式两类。根据传统静电净化器的分类，还可细分为单区和双区，单电场和多电场等类型。图一是本发明板式净化回收器结构示意图。图中1是交流电源输入，通常为220或380V。2 是直流高压电发生器，通常输出8000V以上的高压。负高压通过高压导线3与放电极（电晕极）4连接。放电极4通常为直径较细的金属丝。为保证电场的稳定状态，放电极4必须始终保持竖直，最简单的方法是在金属丝的尾端加一重锤8。直流高压电发生器2 的输出正极（阳极）通过导线5与液体箱9中的导电液体连接。导电液体在泵12的驱动下，通过导管13，从液体箱9上升进入布液管7中。然后从布液管7均匀流到油烟沉积阳极6的内侧表面，形成向下均匀流动的平面状光滑液面或液膜。含油烟粒子的气流从水平方向进入油烟沉积阳极6之间的电场，其中的油烟气溶胶粒子带上负电荷后，在电场力作用下，高速飞向带正电的液面，然后立即随液流流入液体箱9中。沉积在液体箱9中的油液与液体不溶，且比重较轻，浮于液体箱9的上层，通过排油管11排出并收集。图中14是液面传感器，由于气流的吹过，会使流动液面的部分液体分子蒸发后被吹出电场，导致液体总量的逐渐减小，所以需要定时监测液体箱9中的液面高度，适时补充液体。

图二是本发明管式净化回收器结构示意图。图中1是交流电源输入。2 是直流高压电发生器。负高压通过高压导线3与放电极（电晕极）4连接。放电极的尾端加一重锤8。直流高压电发生器2 的输出正极（阳极）通过导线5与液体箱9中的导电液体连接。导电液体在泵12的驱动下，通过导管13，从液体箱上升进入布液管7中。然后从布液管7均匀流到油烟沉积阳极6的内侧表面，形成向下均匀流动的柱状光滑液面或液膜。含油烟粒子的气流从下方沿竖直方向进入电场管中，其中的油烟气溶胶粒子带上负电荷后，在电场力作用下，高速飞向带正电的液面，然后立即随液流流入园环状的液体箱9中。沉积在液体箱9中的油液与液体不溶，且比重较轻，浮于液体箱9的上层，通过排油管11排出并收集。图中14是液面传感器。作用同前述。

上述两类油烟净化回收设备的实际设计和制造没有原则上的困难。可以参照传统油烟或烟尘静电净化器来进行，有的部件和参数甚至可直接借用。如高压发生器和放电极，相关材质，零件，尺寸，阳极板或管的尺寸和间距等。需要重新设计和加工的部分包括液体介质的选择和配制；用于承载流动液体的固体板或管的材质选择；布水器的设计和尺寸；泵12的选择；流量，流速和出水压力的控制；液体箱9的设计和加工等。为了让油烟的净化和回收能高效持续进行，需要采取下列措施：

（1）所用吸引和传输油烟粒子的液体，应具有下列物理性能：

1）较好的流动性。所以动力黏度不能高，一般不大于1Pa.S。20^oC的水的黏度大约是10^-3Pa.S，有很好的流动性。此外，乙醇，汽油等也有较低黏度。

2）较小的表面张力，使之在固体材料表面容易铺开成均匀的薄层。加入表面活化物质能有效减小液体的表面张力。比如水中加入肥皂后，可使其表面张力从73X10^-3 N/m减小近一倍。

3）较高的导电率。纯水导电性很差，约0.055uS (18.18兆欧)。但加入电解质或溶质后，电导率大幅升高。一般溶质浓度和电导率之间的换算关系是：2μS/cm=1ppm（每百万单位CaCO3）或者100uS/cm x 0.5 = 50 ppm （加食盐）。其它导电性差的液体也可通过加入电解质改善导电性。

4）较低的挥发性。如前述，气流的流过会带走一部分液体，尤其易挥发的液体，损耗更大。

5）对油类物质的溶解性不高。溶解性高，油烟粒子容易进入液体，对提高油烟的回收和净化率有一定帮助。但增加了后期油脂分离工作的难度。掌握尺度是：在不影响回收率和净化率的原则下，对油脂的溶解性越低越好。

6）很高的安全性。不能是易燃，易爆，有毒，或有强烈腐蚀性的液体。

7）较好的经济性。价廉，易得，取用方便。

8）凝固点不能过高，以免北方冬天气温低时，因液体凝结不能继续工作。

综上所述，采用水作为液体介质最为合适，但需加入电解质，如食盐，以提高电导率，降低表面张力和冰点。不排除其它性能相近，但挥发性更小的液体。

（2）用于承载流动液体的固体板或管的材质选择

1）所选液体介质（以食盐水溶液为例）应对所选固体材质有较大的附着力，如果附着力小于液体的内聚力或表面张力，就会出现二者的不润湿，造成液体表面的不连续和不光滑，引起电场的不均匀和净化回收效率的下降。一般木材和未上釉的陶瓷材料与食盐水有较好的附着力，金属材料和玻璃材料一般，高分子材料稍差。

2）对所选液体介质，如食盐水，有很高的抗蚀能力。陶瓷，玻璃和高分子材料符合要求，不锈钢也可以。

3）价廉。

综合看，陶瓷，玻璃和高分子材料为较佳选择。

（3）布水器设计和尺寸

1）布水器上均匀密布小孔或长的狭缝，使流出的液体能成连续的瀑布状态。

2）布水器放置于承载流动液体的固体板或管的上方，其长度应和板的宽度或管的周长一致，使形成可能大的流动液体表面积，提高净化回收油烟的效率。

（4）泵的选择

1）泵的功率和出水压力应适应净化回收油烟的流量和流速需求。

2）应有对液体（如食盐水）的耐腐蚀能力。

（5）流量，流速和出水压力的控制

1）根据气流的风量，流速和含油烟浓度决定流动液体的流量。

2）油烟浓度越大，流动液体的流速应越大，以使油烟粒子能更快被带离液体表面。如果承载流动液体的固体板或管的尺寸已经确定，流速越大，流量就应越大。流量和流速参数可根据实验确定。

3）布水器上小孔或狭缝的出水压力与流量和流速相关。

（6）液体箱的设计和加工

1）液体箱的尺寸根据具体净化回收设备的尺寸来设计。

2）排油管和泵导管的位置应根据油面和液面的高度确定。

3）液面高度传感器可以购买常规产品安装。

4）应采用耐液体介质腐蚀的材质制造。

Claims (5)

1.一种油烟回收净化设备，包括与交流电源（1）连接的直流高压电发生器（2）、通过高压导线（3）与直流高压电发生器（2）的输出负极连接的放电极（4）、与电源正极连接的油烟沉积阳极（6）、废油收集容器（10）和排油管（11），其特征在于：所述油烟沉积阳极（6）是由油烟经过的刚性围合体和其表面带正电的导电性液体流或液体膜组成，刚性围合体的下边缘与盛有导电液体的液体箱（9）连接，液体箱（9）通过导线（5）与直流高压电发生器（2） 的输出阳极连接，液体箱（9）的箱壁在收集的废油层以下设有出液孔，该出液孔经导管（13）与泵（12）的进液口连接，泵（12）的出液口连接布液管（7），布液管（7）的一端横置于油烟沉积阳极（6）的刚性围合体上边沿，其管壁下部开有形成液体流或液体膜用的布液孔；

所述放电极（4）是金属丝，金属丝的尾端连一重锤（8）；

所述刚性围合体是包括金属圆管和金属方管的金属管，或者是包括陶瓷管、玻璃管或高分子材料管的非金属管；

所述刚性围合体根据气流流动方向分为立式和卧式两类，刚性围合体的壁板状材料表面允许有小于90°的倾角，刚性围合体是形成单电场的单个刚性围合体，或者是形成多电场的串联刚性围合体或并联刚性围合体；

所述液体箱（9）的上面连接废油收集容器（10）；

所述导电性液体或导电液体膜是含导电可溶性物质的水；或者是添加乳化剂的导电液体。

2.根据权利要求1所述的油烟回收净化设备，其特征在于：所述布液管（7）的布液口是密布的小孔或狭长的窄缝。

3.根据权利要求2所述的油烟回收净化设备，其特征在于：所述液体箱（9）内置有液面传感器（14），液面传感器（14）的信号线与补水阀门连接或与警示器连接。

4.根据权利要求3所述的油烟回收净化设备，其特征在于：所述导电性液体表面或液体膜是平面瀑布形或柱面状的向下流动的均匀液面或液膜；水平方向流动的液体表面是完全水平的或是向流动方向有一定倾斜的；或者是因泵的推动而流动的液面。

5.一种油烟回收净化方法，其特征在于：应用权利要求1-4之一所述的油烟回收净化设备，其方法步骤如下：

步骤1，油烟中的油烟气溶胶粒子带上负电荷；

步骤2，带负电的油烟粒子进入油烟沉积阳极（6）的刚性围合体内；

步骤3，导电液体从液体箱（9）上升进入布液管（7）中，然后从布液管（7）均匀流到刚性围合体的内侧表面，形成向下均匀流动的液面或液膜；

步骤4，油烟粒子受电场力作用迅速飞向带正电的导电性液体表面或液体膜，突破粒子和液面之间的气膜而进入不断流动的液体内，立即被流动液体带离原位置，随液流流入液体箱（9）中形成油烟混合液；

步骤5，浮在液体箱（9）中导电液体上的油烟混合液被流动液体带离原位置，通过排油管（11）排出并收集。