基于载体催化剂的厨房油烟处理净化下排式集成灶说明书5-15加文献.docxVIP

基于载体催化剂的厨房油烟净化下排式集成灶设计说明书设计者：唐志伟，万文波，孙晓璇，杨青，金琪，王亚苹,杨跃强指导教师：蔡卫权（武汉理工大学化学工程学院，武汉，430070）摘要：目前，随着雾霾天气的日渐严重，越来越多的人开始关注大气污染问题。而大气污染物中，餐饮油烟的贡献不容小觑，某种程度上，其对大气造成的污染甚至超过了汽车尾气。由此，我们自主研究设计一款可以净化处理厨房油烟，改善厨房烹饪环境的厨房油烟净化集成灶。本集成灶中，油烟在催化燃烧模块中进行低温燃烧，同时由温控模块控制反应温度。反应完毕后，油烟中的有害物质绝大部分燃烧殆尽,可直接排放。当油烟通过该装置反应完毕后，油烟净化率高达80%以上。在权威检测机构华测公司提供的检测报告中可以看到，处理后的油烟浓度均值仅为0.53mg/m3（见附件一）,远小于饮食业油烟排放标准GB18483-2001规定的排放标准2mg/m3，与相同抽排功率的油烟处理器相比，减排效果明显。此外，本装置已提交国家实用新型专利申请。关键字：油烟处理催化剂温度控制1研制背景及意义随着人民生活水平的不断提高和旅游业的蓬勃发展，餐饮业发展迅速。但随着这一行业繁荣经济的同时，也排放了大量的污染物，给城市环境造成了严重影响，如下图1。目前城市餐饮业各类油烟污染扰民问题已成为环保热点之一。油烟废气含75种以上的有机物。当油烟温度达到300℃以上时，形成大量的自由基和脂质过氧化物，对人体具有肺脏毒性、免疫毒性，并且在体内诱导形成的自由基是癌症的病理基础之一。同时食物烹调中产生的某些刺激性气味随油烟一起排放到周围环境中，对人体的呼吸系统、视觉器官和健康造成了极大的影响[1,2]。而传统油烟机有以下几点缺点:?第一，传统抽油烟机大部分是吊顶设计，如图2所示。其吊顶高度一般在700mm左右，无法有效吸收大部分油烟。第二，传统油烟机在油烟过滤方面，都是采用滤油网方式滤油。但研究证明：滤网孔即便小到0.01平方厘米时，仍有37%的油烟挡不住。而现在市面多数烟机的滤网孔均在0.04平方厘米左右，油烟过滤率极低。图1 油烟废气造成污染现状图2传统吊顶式抽油烟机针对现有油烟处理情况，提出并设计了一种催化剂的厨房油烟处理净化下排式集成灶[3]，与现有油烟处理设备相比，其可实现以下功能：1、采用下排式集成灶，基本可以抽排所有油烟；2、采用催化剂装置，对油烟废气进行催化处理，使污染物基本燃烧殆尽；3、装置一体化，减小装置体积，减少成本；4、操作方便，通电即可。2 装置设计方案基于目前国内外油烟处理装置的现状，处理油烟方法主要有冷凝管法、旋风分离法、活性炭吸附法、静电去除法、液体洗涤法、催化法等[4]，对比几种方法，由于催化方法装置体积小，更加清洁经济，因此选用催化方法处理油烟。装置流程图如图3。油烟被吸入管道后，在环形火灶预加热后，通入催化燃烧模块，在催化剂的作用下进行低温燃烧，同时由温控模块控制反应温度。反应完毕后，油烟中的有害物质绝大部分燃烧殆尽,可直接排放。图3 集成灶处理油烟流程图2.1加热装置加热装置的主要作用是加热油烟，使之达到催化反应的起燃温度。加热装置主要由加热箱，翅片加热管以及催化剂安装网组成。加热箱有隔热性能良好的石棉与外界隔热。载体催化剂安装在如图所示的位置，贴近加热管进行加热。图4（a）所示为加热装置的效果图，图4（b）为加热装置的实物图。加热管(a) 加热装置的效果图 (b) 加热装置的实物图图4 加热装置的效果图以及实物图2.2温度控制模块温度控制模块用来控制加热箱中的实时温度，保证加热箱中的温度始终在最适反应温度350℃附近，使催化反应快速进行。温度控制模块主要由热电阻传感器，温控仪以及交流接触器组成。控制原理如下：首先温控仪设置上下温度范围；加热时，温控仪实时接收来自于热电阻传感器的温度信息，然后将该信号与预设温度作对比并发出相应动作信号。当温度未达到预设下限温度时，温控仪发出信号使交流接触器连接，将其加热至200℃；随后，油烟与催化剂反应放出大量热量，当温度超出预设上限温度时，温控仪发出信号使交流接触器断开，停止加热，达到节能的效果，并使催化反应温度维持在350℃附近。温度控制流程图如图5所示。图5 温度控制流程温度控制模块安装在加热箱的侧面，从俯视图中可以看到该模块的结构，如下图6所示。热电阻传感器图6加热箱俯视图图7分别是温控仪在设置温度上限，设置温度下限和装置正常工作时的温度检测显示的图片。其中在220℃是催化燃烧反应的起燃温度，400℃是催化燃烧反应的速率最高温度，此时期望的转化率在95%以上。(a)温度上限设置(b)温度下限设置 (c)催化反应进行时的温度图7温控仪的三种工作状态2.3 油烟管道改造本装置对于油烟管道进行了改造。由传统的直接通入油烟处理装置改