热处理油烟净化处理技术与设备

李夫亮，杨晓松

（江苏雄飞环保科技有限公司，江苏常州 213000）

近年来由于大气污染引发的人身健康损害事件不断出现，人们对大气污染的危害也越来越重视，国家对各行业的污染物排放要求越来越严格，热处理行业如果不解决油烟污染问题，会对热处理行业发展造成极大制约和影响。

1 油烟产生的途径和对环境的影响

1.1 产生途径

热处理工艺在提高零部件质量、强度等方面是不可或缺的。但是热处理工艺淬火及回火过程中，高温的零部件用油冷却会产生大量的油烟。

1.2 对环境的影响

油烟是一种多相气体状流体，以大气成分为主，油粒直径一般在0.1～102μm 之间，密度为1.30～1.34kg/m3（空气密度为1.239kg/m3），主要以液体气溶胶和固体气溶胶形态存在，自然沉降速度很小，可长时间悬浮于空气中[1]。

工件入油淬火时，在短时间内产生的大量油烟，其中较大的油烟颗粒会自动沉降，附着于设备和地面墙壁上，形成潜在的安全隐患；小的油烟颗粒会悬浮于空气中，造成车间烟雾弥漫，进入人的呼吸系统，对员工身体健康造成损害。

2 油烟净化处理技术

2.1 工艺流程

图1 油烟收集净化处理工艺流程示意图

2.2 流程说明

整个系统在风机的动力作用下，通过集烟罩及管道将热处理油池淬火时产生的油烟收集，油烟经防火阀，进入整流导向系统，保证油烟废气更均匀的进入静电式油烟净化器，得到净化的气体由高空烟囱达标排放。

整个系统在PLC 控制下运行，设置手动和自动两种操作方式，并与各油池工作状态联锁，实现自动、手动、显示和报警等功能，该系统操作简单，自动化程度高。

3 油烟净化处理设备及其作用

油烟净化处理系统由集烟罩、气动开关阀、电动执行调节阀、防火阀、热电偶、补冷风装置、整流装置、静电式油烟净化器、风机和管道系统组成，在PLC 电气控制系统控制下通过风机进行工作，其中静电式油烟净化器为系统的主要和关键设备。

3.1 集烟罩和管道系统

淬火油池的油烟收集是系统成功应用的关键点，所以集烟罩的设计至关重要，不仅要考虑油烟的收集效果，还要结合业主实际淬火工艺流程、设备布局和操作便捷等方面综合考虑，做非标设计，最佳的集烟罩既要收集效果好，又要运行稳定、经济、美观。

集烟罩与管道系统均采用优质碳钢制作，如多个淬火油池共用一套油烟净化处理系统，整个管道系统设计上要考虑利用气动开关阀、电动执行调节阀、防火阀、热电偶和补冷风装置，以此实现系统风量自动切换与分配，达到节能降耗功能。

3.2 整流装置

整流装置的作用是将集烟罩收集的各源点的油烟均布于管道系统，均匀的进入静电式油烟净化器，使其得到充分净化处理。

3.3 静电式油烟净化器

3.3.1 工作原理

第一个步骤：将较大的颗粒如大颗粒杂质、油粒等截留于机械过滤装置上。

第二个步骤：细微颗粒在通过锯齿电离发生器即高电压电离区时，就会被电离带上正电。

第三个步骤：由航空合金铝板组成的收集器用于吸附带正电的细微颗粒。带电荷的微粒通过铝板收集器时，由带正极的铝板推向对面的带负极的铝板，从而牢牢吸附在带负极的铝板表面上，多数微粒累积，形成的液滴将会积聚在设备接油盘上，然后通过排油孔排出。

静电式油烟净化器采用旋回式迷宫分离技术+机械式丝网板式除雾技术+等离子静电ESP 除尘技术相结合，双区板式静电电场（ESP）将油烟颗粒捕集于收尘区。

采用两级静电技术，配备电离区和收尘区。电离区可对颗粒荷电，然后通过静电场将颗粒从空气中分离，收尘极板将亚微米级污染颗粒进行捕集，确保设备排出洁净空气。

图2 等离子静电机理示意图

3.3.2 净化器主要构成

净化器由壳体、机械过滤器（S 型弯道油雾过滤、旋回式过滤器、特殊编制的合金丝网过滤器（根据处理要求选用不同的过滤器组合））、双级非热等离子静电吸附烟气收集单元、回油排放口等组成。

3.3.3 工艺特点

图3 一级旋回分离过滤器

图4 一级过滤不锈钢丝网除雾器

图5 二级S 型弯道油雾过滤器

机械过滤器是根据油雾颗粒大小及除雾要求选用不同丝径和不同编织方式的除雾器，且根据油雾量的比重采取不同原理和不同编织结构的机械过滤器，机械过滤器采用分体抽屉式结构，清洗维护简便，清洗后可重复使用，无耗材产生。

图6 三级等离子静电集尘器

图7 静电式工业油雾净化器实物照片

等离子静电净化器电源采用PWM 控制的功率变换方式产生高频电源，具有供电电压范围宽，变换效率高，可靠性高，输出功率连续可调，温升低，可长期连续工作等优点。

在正常工作中，对烟尘、油类、等电晕电源绝无“闭塞”现象，电极适应性强，而高压开路时，输出电压、电流等于零，运行可靠，不干扰电网。当发生短路或过流，控制器保护电路切断高压输出，静电指示灯灭，延时5 秒可自动恢复工作，静电指示灯亮。

3.4 风机

风机是整个系统动力设备。风机机壳和叶轮由碳钢制造，出入口安装膨胀节软连接，配有良好的减震装置，大大地降低运行噪音。

3.5 PLC 电控系统

整个系统采用PLC 自动控制运行，与油池淬火工作状态联锁。开机时先变频启动风机，再开静电式油烟净化器；运行过程中根据各油池工作状态，调整各路控制阀门，实现风机变频运行，以最经济的能耗运行来保证系统收集风量；停机时先停净化器，再停风机。整个系统具有自动、手动和有关数据显示，并对主要运转部位的故障采用声光显示。

4 处理效果

该技术和设备已多次运用于热处理淬火油池、加热炉等产生的油烟废气处理，经净化处理后油雾颗粒排放浓度≤5mg/m3，达到超低排放指标，完全符合国家环保要求。

图8 静电式油雾净化器应用案例

5 结论

综上所述，本文介绍的热处理油烟净化处理技术和设备具有以下优点：

（1）采用一体化结构设备，安装简单、使用方便、无耗材。

（2）采用先进的自动化控制技术，使设备运行简单、有效。

（3）油烟废气处理效果良好，排放浓度≤5mg/m3，净化率≥99%，达到超低排放指标，符合国家环保要求。

（4）经静电式油烟净化器净化收集的油液可回收利用，不存在二次污染。