事业单位食堂油烟净化系统改造设计探讨——以国家图书馆为例

姜 曼 国家图书馆

前言

过去的很长时间，大气污染治理特别是餐饮油烟治理大多集中在油、气味和颗粒物的去除上，很少关注油烟中的 VOCs，而VOCs作为餐饮油烟的重要污染源，政府对其治理要求也提上日程。我国“十三五”规划中明确指出：“要在重点区域和行业控制 VOCs 的排放总量，截至 2020 年，排放量要降低 10%以上”。各地方政府纷纷响应，2018 年，北京市也对油烟排放制定了最新标准。

国家图书馆员工食堂油烟净化设备共有6组，排风机6个，无排风不畅现象。但是由于净化设备陈旧老化、坏损等问题，现有的食堂油烟净化系统已无法满足北京颁布的新的油烟净化排放标准，为此国家图书馆积极响应油烟净化排放标准的提高和满足员工食堂生产安全及改善就餐环境建设的需求，对原有净化设备进行升级改造。

一、项目概况

国家图书馆员工食堂净化设备主要分布在地下一层和三层的机房和厨房天花板吊顶内，地下一层厨房内共有 6个烟罩及 2套厨房排烟系统，三层厨房内共有 3个烟罩及 2套厨房排烟系统，使用的是油网烟罩、运水烟罩+控制箱、排烟管+抽风风柜+净化器等组合的方式净化，员工食堂定期对油烟管道进行维护和清洗。但由于净化系统坏损失效或无前端净化系统，油烟大部分吸附于烟罩、烟管、烟井表面，剩余的部分油烟、废气在抽风风柜作用下，被抽排于大气中。造成烟罩、烟管、烟井、风机、楼顶平台每一处都严重积油，存在一定的安全隐患。

二、设计依据

(一)饮食业油烟排放标准(GB18483-2001)[1]

2001年，国家环境保护总局颁布饮食业油烟排放标准GB18483-2001，规定“排放油烟的饮食业单位必须安装油烟净化设施，并保证操作期间按要求运行。油烟无组织排放视同超标。”最高允许排放浓度限值为2mg/m³。

表1 饮食业单位的规模划分

饮食业单位油烟的最高允许排放浓度和油烟化设施最低去除效率，按表2的规定执行。

表2 饮食业单位的油烟最高允许排放浓度和油烟净化设施最低去除效率

(二)饮食业环境保护技术规范(HJ554-2010)[2]

本标准规定了饮食业单位选址与总平面布置、环境保护设计的总体要求、油 烟净化与排放、排水与隔油、噪声与振动控制、固体废物控制要求等。

(三)饮食业油烟净化设备技术要求及检测技术规范(HJT62-2001)[3]

该标准中规定了饮食业油烟排放检测系统和试验方法。油烟净化设备进出风连接管道内风速应小于20m/s，进出风连接管道各应有一段4.5倍直径(或当量直径)的直管段。

(四)相关法规2016年《中华人民共和国大气污染防治法》

(五)北京市地标

餐饮服务单位排放的油烟、颗粒物的最高允许排放浓度，油烟的最高允许排放浓度为1.0mg/m、颗粒物浓度为5.0 mg/m以及非甲烷总烃的限值为10mg/m。油烟和颗粒物限值于2019年1月1日起执行，非甲烷总烃限值次年开始执行，具体的油烟标排放浓度，应符合表3的规定。

表3 大气污染物最高允许排放浓度单位：mg/m³

三、厨房油烟净化主要设计内容

(一)国家图书馆员工食堂油烟净化设备现状

1.现有系统工艺结构复杂，占地面积和空间大，浪费空间。

2.现有系统结构复杂，安装成本高。

3.现有系统在运行过程中，耗费的水电比较多，不节能；

4.现有净化系统经常堵塞，需定期清洗，一旦坏损，整套系统全部失效，后期维护使用成本高。

5.现有系统一个控制箱控制整组烟罩，不能根据灶头对应的烟罩单台运行，能耗高。

6.不符合北京市新地标。

(二)净化需求

1.除油烟、颗粒物

油烟中油烟及颗粒物粒径大部分集中在 0.01μm—10μm之间，其中以对人体危害最大的 PM2.5居多，目前主流且成熟技术主要为高压静电原理设备，通过静电吸附将油烟颗粒去除干净。

2.除油烟异味

依据北京地标 DB11/T1488-2018，截至2020 年1月1 日，所有餐饮企业排放口非甲烷总烃浓度均应小于 10 mg/m³。

3.在线监测系统

根据北京市海淀区大气污染治理小组下达的指示，重点企业、事业单位食堂需安装高效油烟净化设施，确保达到北京市《餐饮业大气污染排放标准》，安装具有运行状态监控、报警、记录和查询功能的在线监测系统并纳入监控平台。

(三)解决方案

首先，国家图书馆员工食堂的原净化设备庞大且大多都放置在天花板的吊顶里，一方面吊顶里空间有限进一步升级改造的可能不大，而且主机放置的位置已不符合新标准的放置要求，另一方面吊顶里线路繁多，如果改动需要耗费大量的人力物力；其次，国家图书馆是一个拥有2 000多员工和众多读者的服务单位，员工食堂承担着保障员工和读者就餐的任务，一旦停餐，给员工和读者带来很大不便。第三，员工食堂操作空间安排紧凑，没有多余空间放置新的净化装置。综合以上几点，采用了复合工艺湿式液沫洗涤油烟净化一体机来更换原有老旧设备，力求通过湿式液沫一体机的更换能提高油烟净化效率达到北京市油烟净化新标准。

1.湿式液沫洗涤油烟净化一体机功能及结构

(1)根据传质双膜理论以多级微分化学反应方式对油烟进行碰撞、吸收、冷凝、过滤、反应等工艺过程处理，高效净化油烟。净化效率达95%。

(2)设备油烟排放标准需符合国家标准：饮食业油烟排放标准：GB-18483-2001；北京市地方标准：DB11/1488-2018。

(3)设备排出的污水符合《水污染物排放标准》DB44/26-2001第二时段一级最高允许排放浓度的要求。

(4)特级防火，设备前端具备防火设计，电控双保护系统。

(5)单台独立控制，节能省电；按规范操作维护，可实现风管5年内免清洗。

(6)匹配二级净化：在高压电场的作用下，油烟气体、黑烟颗粒及臭味荷电分离并吸附与电极上，净化效率可达到98%以上，低空直排目测无烟微味。

2.净化原理说明

湿式液沫洗涤油烟净化一体机应用最新设计原理-湿式液沫洗涤。内含多级微分及化学反应方式高效净化油烟：

一级(如视图标注1)：烹饪过程中产生的油烟及颗粒物被油网均流并碰撞，将大颗粒的油烟分子拦截；

二级(如视图标注2)：进入烟罩里的油烟气体经过网孔板，被密集水流冷凝，吸附，被二次拦截在网孔板下；

三级(如视图标注3)：设备运行过程中，通过风机负压及碱性水流碰撞，腔体液沫形成，再对油烟进行充分包裹吸收和化学中和反应，综合有效去除油烟气体里的油烟分子、非甲烷总烃及颗粒物。

四级(如视图标注4)：通过导流层对剩余油烟进行再次过滤。

五级：最后经过低空静电器，通过拦截吸附，对净化过后的气体再进行深度净化，去除油烟气体里的微小颗粒物、非甲烷总烃。

3.设备安装效果图

4.湿式液沫洗涤油烟净化一体机优势

(1)操作简便，节省空间。

(2)前端净化，管道不积油，特级防火，放心运营。

(3)持续稳定的净化效果，不仅达标排放，零污染，更让厨师工作环境大大改善。

(4)每台净化设备可以单独运行，节省能耗。

(5)可低空直排，取消高空管道，让建筑自然美观。

(6)全不锈钢机身，高雅亮洁，无易损件，无需专业清洗，保用8年以上。

5.排油烟风机风量测算

根据现场烟罩尺寸、灶眼数量等数据计算风机风量，风量计算如下(以地下一层厨房为例)。

按照烟罩长度计算风量：

厨房总风量=烟罩长度m*2 000m/h=30.6m*2 000m/h=61 200m/h；

按照灶眼数量计算风量：

厨房总风量=灶眼数量*2 000m³/h=23 个*2 000m³/h=46 000m³/h。

因此，综合考虑，地下一层厨房排烟系统净化器总风量为 46 000—61 200m³/h，数量9台。

(四)在线监测系统

餐饮业的油烟监测系统主要包含油烟净化器开关监测和数据通讯及声光报警反控模块。在净化设备下游管道安装油烟在线监测系统，实时监测风机、净化设备运行状态、报警等，同时可以将实时排放、净化数据上传到监测平台，方便员工食堂及环境监测部门对油烟排放的控制和监督。

四、结语

本文基于现行国家和北京市的法规、标准，主要探讨了事业单位中员工食堂油烟净化系统升级改造的设计问题，主要包括根据单位实际情况选择合适的油烟净化设备、排风机风量测量、油烟排放量测算、排油烟管道的铺设以及在线油烟净化系统的安装等。在进行油烟净化系统升级改造的设计时，不仅需要符合国家和地方的排放标准，还要注意选择合理的油烟量计算方法，在多种油烟净化方案中，选择最优方案。