基于废油燃烧的节能装置

2020-11-23熊若兰

湖北农机化 2020年18期

江飞卿刚熊若兰向波张晶宋彦

(武汉商学院机电工程学院，湖北武汉 430056)

1 产品背景

国家统计局统计数据显示，当前城镇与农村家庭每百户吸油烟机产品拥有量分别为69.2台和15.3台，每台抽油烟机都会伴随着废油的产生，现在一般家庭都直接将废油收集起来后扔掉，其中的步骤繁杂，不易操作，且经常拆洗会损害抽油烟机。废油中含有大量可回收再利用的有机物，所以具有污染和回收利用双重性。燃料化是解决废食用油危害和实现资源化利用的有效途径。因此，本团队设计出一种废油循环燃烧装置用以处理废油，达到节省天然气的目的。

2 节能装置简介

虽然家庭抽油烟机里的废油收集一次仅有几十毫升，但是如果一个城市的家庭同时收集废油的话，其量还是十分可观的。由此可以推想，家庭抽油烟机的废油有潜在的回收价值(图1)。

2.1 集油槽

在抽油烟机尾部两端接上集油槽，集油槽采用平缓的弧形结构，让废油可以自动流入软管的同时增强装置的美观性。

2.2 软管

采用不与油发生化学反应、且耐高温的材质，管壁光滑，让油在重力势能的作用下顺滑流下。

2.3 收集盒

主要起一个盛放废油的作用，在需要输出废油的时候可以及时提供。

图1 装置总览图

2.4 控制阀

采用低经济方式：按压调节，低、中、高3档，杠杆原理控制输出量，输出口的截面位置放置适合管口的铁片，连接到手动控制输出量的开关，开关下按，铁片上移，输出量按档位增大；再按压，开关按档位回至原始，铁片下移，直到铁片可以将管口全部挡住，无输出量。

2.5 废油走道

横截面采用如图2的阿基米德螺线，走油最大横面积为245mm2，走油最大体积为80mL，走道采用耐高温且导热性能良好的材料，既可以保证在天然气的高温灼烧下不损坏，又可以使废油达到燃点。同时，此种环形走道易于使废油的燃烧及其热量分布均匀，又可以使油不易溅到天然气燃烧的明火中(一旦明火被加大火势，抽油烟机很可能起火)，大大减少事故的发生。

图2 废油走道截面图

图3 废油走道与支架

2.6 支架

起支撑作用，与灶台外侧凹槽契合，支撑废油走道(图3)。

3 装置结构图

本装置接入抽油烟机废油集油槽，让废油在重力作用下经由软管(材料与油不发生化学反应、耐高温，且管壁光滑)进入收集盒，在流动的过程中，通过软管上的控制阀以控制输油量，输出的废油进入管状环形废油走道(图4)。该走道不封闭但防外溅。废油的沸点比燃点低，所以不封闭且防外溅的走道是为了避免在还没到达燃点的时候，废油因沸腾而造成的隐藏危险以及难以清洗。废油走道下侧为支撑废油装置的支架(材料与废油走道相同，与灶台外侧凹槽契合)。这样在天然气燃烧产生的极大温度(2300℃+)下，废油(燃点340℃左右)再进行燃烧，产生的热能能够等同于燃烧一部分的天然气，这样就可以将天然气的阀门适当关小一点，在天然气和废油的共同作用下完成燃烧供做菜使用，实现废油再利用。

图4 废油走道左右剖视图

4 产生的经济效益

3口之家(1个月)，天然气使用量一顿饭约用1/6m3天然气，1d 3顿。废油产生0.72kg 900mL据测量，抽油烟机在10d左右可产生废油300mL，废油的密度为0.8g/mL左右。废油燃烧消耗的能量426.68kJ。Q= c(废油)mΔt=1.8kJ/(kg·℃)·0.72kg·(340-10℃)=246.24kJ。

废油燃烧产生的能量35000kJ，废油的燃点为200℃，天然气加热时燃烧温度可达2300℃，用氧气做助燃剂，温度更高，可达3400℃，远远超过废油的燃点。废油1加仑燃烧放出热量140000BTUs，约3785.41mL废油燃烧产生147000kJ热量，则10mL产生388kJ热量，节省的能量为34573.32kJ，节省天然气的量34573.32kJ，经济收益3.006元。目前大部分城市天然气价格在3元/ m3左右。