（环境科学专业论文）采用雾化电晕放电技术净化含粘性粉尘的油烟.pdf

东北师大硕士毕业论文 放电电流表明其放电状况并未产生明显变化。 本文未探讨雾化电晕放电的其它功能，它不仅可去除颗粒物，还 能去除臭气和有害有机物，杀灭水中微生物和细菌。因而可能使水得 到循环使用。 关键词：油烟污染、粘性颗粒气溶胶、雾化电晕放电、静电除尘 东北师大硕士毕业论文 a b s t r a c t i nr e c e n t y e a r s ，w i t h 氆ed e v e l o p m e n t o f c a t e r i n g t r a d ea n d i m p r o v e m e n to fl i v i n gs t a n d a r d s ，o i ls m o k ep o l l u t i o ni nt h ec a t e r i n gt r a d e i sm o r ea n dm o r e s e r i o u s l y t h e r ea r em a n y t o x i cc o m p o u n d si n0 i ls m o k e 。 i n0 1 1 1 t r a d i t i o n a lc o o k i n gp r o c e s s ，s o m ec o m p o u n d sw h i c hc a ne v i d e n t l y l e a dt oc a n c e ra n d5 - 7k i n d so ft o x i cc o m p o u n d sa r es u b m i t t e d 。t h e s e c o m p o u n d s c a l ld og r e a th a r mt ol i v i n gt h i n g s i m p l y i n gc o r o n a d i s c h a r g e 诫蠡s p r a y i n gw a t e r ( c d s w ) t o t r e a to i ls m o k eh a sn o tb e e nr e p o r t e di n h o m eo ra b r o a db yf a r t h er e s e a r c hi so nt h ep h a s eo f l a b ，w h i c hi sav e r y a d v a n c e dt e c h n o l o g y i nt h i s p a p e r , c o m p o s i t i o n so fo i ls m o k ea n di t s h a r m st oh u m a n b e i n g sw e r ei n t r o d u c e d 。t h et r e a t i n gt e c h n o l o g i e sa n de q u i p m e m so f o i l s m o k ew e r es m n m a r i z e dt o o a n dt h ee l e c t r o s t a t i c p r e c i p i t a t i o nt e c h n o l o g y w a se m p h a s i z e de s p e c i a l 致t h eb a s i ct h e o r yo fc d s w t e c h n o l o g yw a s i l l u s t r a t e d t h em a i np a r to ft h i sp a p e rw a sr e s e a r c ho fi m p l y i n gc d s w t e c h n o l o g yt o 辫越每p a r t i c l e sh ao i ls m o k e f i r s t l y , s p r a y i n gp r o c e s so fd i s c h a r g e e l e c t r o d e si nc d s ww a s a n a l y s e d 。t h i sp r o c e s si n c l u d e de h d a n dw a t e r s p u t t e r i n g + a f t e rs p r a y i n g ， t h em a s so ft h ed r o p l e t s 谢1 1 1ad i a m e t e ra b o v e8 01 tmw a sa b o v e9 9 6 o ft o t a ld r o p l e tm a s s 。s e c o n d l y , d i s c h a r g ec h a r a c t e r i s t i c sa n d c a p t u r ef o r p a r t i c l e si nc d s w w a sr e s e a r c h e d ，t h ee x p e r i m e n t a ld a t as h o w e dt h a t c u r r e n to f n e g a t i v ec d s w w a s h i g h e rt h a nt h a to fd r yn e g a t i v ec o r o n a d i s c h a r g e su n d e rt h es a m ev o l t a g e s + i nc d s 碱b e s i d e so f f r e ee l e c t r o n s a n dn e g a t i v ei o n si nd r yn e g a t i v ec o r o n ad i s c h a r g e ，t h e r ew e r el o t so f h i 曲l yc h a r g e dp a r t i c l e sm i g r a t i n gt op l a n e e l e c t r o d e sw i t hah i 曲v e l o c i t y , s oab i g g e rc u r r e n tw a sp r o d u c e d t h eh i g h l yc h a r g e dd r o p l e t sh a dh i g h c h a r g e m a s s r a t i o t h e i r m i g r a t i o nv e l o c i t y w a sa b o u t3 0 m su n d e r e l e c t r i cf i e l d 。秘l e yh a de f f i c i e n te l e c t r o s t a t i ca n dd y n a m i ca g g l o m e r a t i o n f o rt h ed u s t si nf l u e g a s ，w h i c h n e v e ro c c u r r e di nt h et r a d i t i o n a l e l e c t r o s t a t i cp r e c i p i t a t o r s t h e r e f o r et h ep r e c i l ： i t a t i o no fc d s wh a d h i g h e rp r e c i p i t a t i o ne f f i c i e n c y t h i r d l y , i nt h ec d s 砒f l y i n gd r o p l e t s 东北师大硕士毕业论文 b o m b e dp l a t ee l e c t r o d e sa n df o m a e dw a r e rf i l mo nt h e i rs u r f a c e t h e d r o p p i n gw a t e r f i l mi m m e d i a t e l yr e m o v e d p a r t i c l e sw h i c hb o m b e d w a t e r f i l m i nt h e o p e r a t i o n t h ed r o p l e t sw i mh i g hv e l o c i t y r e m o v e dw a s t e a d h e r e dt o 恤ep l a t ee l e c t r o d e st o o c o m p a r e dc d s ww i t ht r a d i t i o n a lw e t e l e c t r o s t a t i cp r e c i p i t a t i o n , t h ec l e a no ft h ef 0 1 t n e rh a db e t t e re f f e c ta n d c o u l dr e d u c e du s eo fw a t e r l a s t i nt h en e g a t i v ec d s w ：w h e nw a t e r t e m p e r a t u r er e s p e c t i v e l yw a s 2 2 ”ca n d6 4 t h ec u r r e n to fc d s ws h o w e d t h a tt h e r ew a sn oe v i d e n t c h a n g e i nd i s c h a r g i n gp r o c e s s a tt h ee n do ft h i sp a p e r , o t h e rf u n c t i o n so fc d s ww e r ed i s c u s s e d i t c o u l de l i m i n a t eb a ds m e l l h a r m f u l o r g a n i cc o m p o u n d s a n dk i l l m i c r o o r g a n i s ma n dg e r m i nt h ew a t e r _ s ot h ew a t e r m a y b eu s e dc i r c u l a t e k e y w o r d s ：o i ls m o k e ；a e r o s o lw i t ha d h e s i v ed u s t s ；c o r o n ad i s c h a r g e s w i t h s p r a y i n gw a t e r ；e l e c t r o s t a t i cp r e c i p i t a t i o n 农北师大硕士毕业论文 独创性声明 本人声弱聪呈交的学链论文蹩本人在导爆指导下遴行兹磺突工悸 及取得的研究成果。据我所知，除了文中将剐加以标浚和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表藏撰写过的研究成果，也不包含为 莪褥寒j 舞范大学或其稳教弯捉掬瓣学蕴或诞书瑟谴矮过载耪糕。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 学位论文作者签名：垂遒生 日期： 御；苦7 口 攀霞谚文蹶投镬焉授援摹 本学位论文作者完全了解东北师范大学肖关保留、使用学位论文 的规定，即：东北师范大学有权保鼹并向国家有关部门或机构邀交学 谴论文静复牵 孛莘羹磁盘，允许论文被查阗释僚阅。本人授权东j 萍范 大学可以将学位论文的垒部或部分内容编入有关数据席进行检索，可 以采用影印、缀印或其它嶷制手段保存、汇缡学位论文。 ( 保密静学位论文程解密后适用本授权书) 攀短论文傺者签名：j ! i 壑垫撵导教溪签名： 学位论文作者毕业后去向： 工作单位； 通讯地址： 瞧话： 邮编： 象j 廷嫖丈矮士毕业论文 第一章弓l 富 1 1潴爝污染豹靛戒努分耩及蔻寮 髓萋羧霆经漭戆笈溅，第三产、| 童靛兴蔻，浚食遵选逮速褥戮笈溪。 氆食褥烹潺繇产生鼢滚瓣潜a 蒋髓淡魏繇壤鹃惫窖遣曩趋尹蒙，慧糕 加强治溅。据统计，因饮食业油烟爵 超的投碾占所有环保投诉的4 0 。 我国于2 0 0 0 年7 月1 豳开始实施的饮食业油烟排放标准( 试行) i i ， 使浊煳摊艘标准更加严格。开发离效的治理按本和设备，使油烟摊放 选戮嚣家捺麓要求，瀵涂瀹蟪浮袋，蠢罴剽不黎缓； 食麓漓鸯动物油帮稳穆漓两释。农烹诵中，食臻漓窝食晶褒离滋条 锌下，发生一系列复杂变化，产生油煺污染犍。这种油烟既寄濑赡、 蛋邀联、蒹辩爱疰秘焱爨热条 孛下滋嚣物理鼗攀复鏖瑟产生靛簿辍濯 气，落鸯嬲热操幸# 过稷液滴溅裂，浦辩豹辩分赫、氧纯、聚合瓣液努 予亿合物，医此存在静状态蕊寄愁浮颗粒甥( 譬s p ) 又有气体软卷静蠢 凝浮絷镪粒l 。这些污染游主鬓露靛焱、浠蛏、酸、蘩、酸，蔽疑多拜 芳烃、杂环纯台秘等，总数多达2 0 0 雾季孛持沸。燃辩燃浇攘藏鲍烹蘩污 染物肖 s 0 。、n o 。、p a i l ( 移环芳烃) 等口 。慧调油烟和燃料溜染物可 形成气、液、固三态污染物，它们的粒径很小，肖许多在0 1 1 0 ，o p m 之簸，擞牯瓣性强，遮绘濑娲静添瓒带来了鬻飕。表l 是食恁灌颞越 物酶载经努缀魄较“。 袭l 兰释食爝渣娲嚣申鞭粒物敉经分缀姥鞍( 单位：) l鹣耪粒径 1 0 1 强弱鬏液 l驻浊 6 0 。0 43 9 9 6 |黎凝潼 鹋。6 73 3 。3 3 稽炼淫 8 趣鼢娩0 0 1 浦焖中含有多种商辫糍质，我圈传统烹馁j = ! 稷中排放的溺浓物肖强 东j e 师大碳毕业论文 致瘗锈移5 7 薅畜毒有害携矮。鼷露寒谎这些翅震对套援钵哥产叟以 下冗耱毒害f 搬：暖妖毒槛骥浚涵溪会凌耱部彝跨啜遂受至l 定豹 损伤。1 0 0 蜘志愿受试者嗷入蘩籽滴翅2 m i n 螽，受试者密琨埝唆、瓣 溜，气短症状，薜功能测定鼹示气邋收缩，呼吸阻力增加。致突爱 性烹调油烟中存在着能引越麟因突变、d n a 损伤、染色体损伤等不 同生物学效应的细胞遗传性物质。致癌性烹调油烟中的一些致突 变物同时也具有致癌性。厨房密气颗粒物中含有较高比例的b a p ，在 可吸入尘中b a p 的含量高达11 2 7 n g m g ，而b a p 是己知致癌物。免 疫毒性多数研究发现，烹调油烟能影响有机体的细胞免疫、巨噬细 胞功能、抗肿瘤效应、免疫监视功能，从而使免疫功能下降。生殖 毒蛙涵烟能干抗精子的发，圭与成熟，莠可能对子代造成不良影响。 演翅对太律毽痰兹影螭与黧调瀵瘦、淫瑟静类、食物释类帮烹调方 法、接疆嚣阉等因素密甥稳美 “。嚣藏套意谖夔燕强垂我毛；| 护籀蔽蛰 食物结构在一定程度上可降低涌溜对久体豹危害。 1 2 常用的油烟净化技术、设豁、油烟的测定 1 2 1 常用的油烟净化技术 目前，常用的油烟净化技术主露有惯性分离、过滤去除、湿式去 除、静电去除、复合技术等s 种。 ( 1 ) 霞娃分离 绥性分离是通过改变气流方巍搜溜耀中的颓粒物靠镁缝滏攮薅褥 以从气流中分离。惯性分离撵佟维护方便，能耗小，设备简单，制撵 材料广泛，可根据油烟实隧情况加以改造。它的压降较小，但净化效 率不高，特别对于微小粒径的颗：l 馥物效率很低，一般只用于处理要对乏 低的场所，或用作预处理和其它方法结合使用。 ( 2 ) 过滤去除 2 东北师大硕士毕业论文 过滤去豫设墨舂滤鸯迄滤、经维过滤、淘瓷过滤等，蒙瑾楚污絷 气流通过过滤层，涵惩鬏粒戆囊予动力撩集等终舅l 焉被除去。魏鼓术 中滤料的孔陈大小、厚度、颗粒物粒径和过滤风速是直接影响去滁效 率和压力损失的主要因素。邀种净化器投资少、操作简单，对油烟中 的颗粒气溶胶吸附性大。但典压降大、占地大，特别是滤料易堵塞需 频繁更换，更换后的滤料还翁造成固态污染需加以处理，运行费用较 高。陶瓷作为过滤层，可以通过焚烧除去吸收的颗粒物来延长使用时 间。但焚烧易产生大气污染，版焚烧后也会有一些物质残留在陶瓷中， 需要定期更换和清洗。过滤技术的净仡效率一般在9 0 之间。目前此 技本在涟烟治理中应用较少，德对于一些具有较大空闯的饮食业零像 还是霹我先考虑。 过滤中滤麓懿京簧方式薅飘力、去狳率有较大懿影穗。羌宁等邋 过对过滤材料豹实验，研究了a 释过滤材料对厨房滴雾的净毒也瞧熊并 建立了新型的过滤材料的布鬣方式驯。试验结果表明：新的布爱方置弋 保护作用时间长，阻力较小，据此开发出的实用厨房油雾净化设备性 能稳定，更易维护操作。 ( 3 ) 湿式去除 滠式去除是使吸收液与漓烟接触，污染物从气相转移到液相磷褥 敷去除。它的效率主要与洗涤滚瓣性质、滚滚直径及颗粒甥直径鸯哭。 该援寒踅较篱单、投资少、占壤夸，爨予揉终维护，瑟置可去狳 囊潮 中戆霹滚毪毒害气落。获轰蘧黼力大、l 耗衰，对妥徽来缓鞭子效攀 低，两且洗涤液由于暇收了涌染物丽需翔班处理，存在二次污染。翳 前它在油烟治理中实际应用较多，其设备有水浴、冲激式、承膜、文 氏管等多种类型，其中运水烟肇较为常见。洗涤技术的去除效率不一， 水喷淋一般在4 0 一7 5 ，遂水烟潭可达8 5 一9 2 ，多组分洗涤吸收澈 法可高达9 6 3 。该技术可邋用予中小规模的饮食业单位的厨房油烟 处理。 东北师大硕士毕业论文 林斌等开发出集排烟、净化于一体的水雾水膜式厨房油烟去除装 置，它的关键点在于喷嘴在较低的泵压下形成的伞状水膜和在其下部 形成的雾化效果极佳的水雾。该装置安装使用方便且价格适宜，尤 其适用于中小饭店。陈喜山等应用自激原理净化油烟j 。处理中当含 有油烟的气流高速冲击溶液表面时，使洗涤液翻腾飞溅和雾化，激起 大量的泡沫和雾滴，与气流中油烟雾滴充分接触将其乳化和溶解，达 到净化的目的。在洗涤处理中，吸收液的处理效果和范围是其应用和 推广的关键。居德金等通过实验寻找到了一种多功能高效吸收液，该 吸收液提高了对油雾和烟尘的去除效率，对气态污染物s 0 2 也有较高 吸收率旧。 ( 4 ) 静电去除 静电去除是利用阴极在高压电场中发射的电子与空气分子碰撞， 使油雾颗粒荷电，在电场力的作用下在阳极极板上被捕集。这种技术 中极板间距、放电极形状、电压是影响除尘效率的关键因素。采用这 种技术的装置占地少、阻力小、噪声和能耗低，运行费用低。但其造 价高、结构复杂，在运行中粘性颗粒物易污染电极，对有害气体去除 能力差。静电技术采用静电力直接作用于颗粒物，因而去除效率可达 8 5 9 5 ，特别对微细颗粒物也有很高的去除率。对于空间狭小的饮 食业单位，静电去除是其首选。 根据极板是否用水清洗，可将静电去除技术分为湿式和干式两种。 目前，多数静电设备是干式静电除尘，电极易被油烟中的粘性物质附 着，形成油膜层，需要不断刮除。即使利用传统的湿式静电除尘技术 水洗电极，放电极也会被油层所覆盖，且清洗液还产生二次污染。盛 永富发明了一种静电油雾净化器1 13 1 。该装置包括上托、中托、下托及 风机，上托顶部设排气口，下托内设挡油板并在侧面设进气口及污液 排放口。中托内设有一组静电吸附装置，由固定架、针棒组及镀锌铁 皮长方体格网组成。其吸尘效率高，噪音低，耗电省，油污易于处理。尤 今发明了一种静电滤油烟罩用的高压静电场结构【1 4 1 。其静电场结构紧 4 东北孵大硕士毕业论文 凑、可奏，电场强度毫孬均驾，驻在较枣空闲连容纳较大恧积静阉缀， 臻较套戆蓑压电笺产生较滋瓣戆逛场，霾瑟，滤涵涵效鬟努显著， 且不会造成二次环境污染。糁掰逶于酒烟浓度高豹饭痞、食堂瑟爨经 用。 ( 5 ) 复合技术 传统的油烟治理技术都有熬不易克服的缺点，近来出现了将基本净 化技术组合运用的趋势。即开发复合方法，将两种或两种以上的油烟 治理技术联合使用，优势曩补，掇高治理效果。如：旋风分离与过滤 分离结合，过滤与洗涤结合，离心分离与静电沉积结合等。复合技零 去除效率一般穰毫，毽占蟪大、缝稳复杂，不舅搽l 睾维护。 李中由等投摇稷瓣藤瑾，袋羯下簿耀方式，霸雩| 菇税褥酒潮气萼| 久冲击辑射式涵烟气过滤装黉，过滤装要分三级，一缀弼薅丽设辩， 二级用炉碴吸附，三级用挡板吸附”。这种方法系统阻力小、投赘少、 安装较方便。邓九兰等采用旋风分离与吸附过滤相结合的方式净化油 烟及有害气体，根据该方法研制出了系列复合式油烟及有害气体净化 设备n ”。此设备具有结构紧漤、鼹换材料方便、系统噪声低等特点。 刘祖文等用液膜法和金属闷过滤相结合的方法治理油烟取得了较好散 果，净化后气体中的污染物基本消除，排放的气体黑度小于林格爨1 级f 。 1 2 2 国蠹嚣慕广泛爱霆瓣淫潮冷纯 廷蚕 l 。2 2 。1n 种窝瑶瓣溃爝净纯设备 我国从8 0 年代油烟净化设备开始出现。设备的去除效率、牧资、 运行管理、二次污染、所占警间是开发利用的关键点。按照饮食业 油烟净化设备技术要求及检测拽术规范( 试行) 中对油烟净化设备的分 类i t 7 1 ，我国生产的油烟净化设备主要有：( 1 ) 机械式：主要采用机械 过滤或其他机械分离的原理去除油烟的净化设备。按净化机理又可分 5 东北师大硕士毕业论文 为两类：一类是采用惯性碰撞原理的设备：另一类采用过滤吸附原理的 设备，采用过滤吸附介质。( 2 ) 静电式：机内设置高频高压电场，使油烟 尾气带上电荷，利用正极板的吸附作用去除油烟。( 3 ) 湿式：一般采用 物理与化学相结合方法，使用水喷淋进行洗涤、乳化、碰撞、溶解、冷 凝转相等。( 4 ) 复合式：以上三种是不同处理方法的油烟净化设备， 大都采用二种不同处理方式结合成一体。为此严格讲以上介绍的三种 不同处理都为复合式的净化油烟设备。余正芳等人详细的总结了这几 种设备各自的优缺点【l 8 ”】： 从制造成本来考虑：湿式 静电式，机械式。由于机械式结构简单， 静电式次之，而湿法油烟净化器需要配置循环水泵、水箱以及匹配的 引风机。从整体结构来讲，设备体积比较庞大，为减少占地面积，一般 采用立式结构，并要求加装水气分离装置，所以造价较高。 从运转成本计算：湿式 静电式 机械式。这三类净化设备应匹配 的风机消耗功率是相仿的。由于湿式油烟净化器需要配置循环水泵，为 此在用电量上要增加水泵用电量的消耗，在总用电量上略比其他两类 设备稍多一点。湿式油烟净化器在日常运转中需要在循环洗涤液中加 入适量的药剂( 一般为2 ) ，总体运转成本比其他两类要高，而事实上机 械式与静电式油烟净化器都需要定期清洗( 或更换) 滤料或电极板，超过 一年保修期后都为有偿服务，其年清洗保养收费据调查与湿式油烟净 化器年投入药剂费用相仿。湿式油烟净化器仅循环水泵增加耗电一项 略有增加。 从日常设备的可靠性、安全性、与去除效率的稳定性来看：湿式 机械式 静电式。湿式设备只要在循环洗涤液中保持药剂的规定浓度基 本不变，油烟去除率就能保证与认定条件下所检测的数值不相上下。 不会由于运转时间的增长而使去除效率下降。在这点上，静电式与机械 式油烟净化器随运转时间的增长都随之下降，特别是静电式如采用柴 油灶具，则更为明显。从安全性考虑，万一油锅起火，火苗由风机吸八风 管，风管四壁以及静电式与机械设备内部都结满油污，极易引起火灾。 而湿式采用洗涤液循环喷淋，机内始终保持不结油污，窜入火苗由喷淋 水灭绝，对于防火安全性来讲，略胜一筹。 东北簿大硕士毕池论文 从日常维持保养的工作量来说：湿式机械式 静电式。汛式主机 设备内部基本上保持清洁，不结油污，平时无须保养。相对而言，机械 戏净化器要定期打开主机取出滤料用碱液蒸煮结存在滤料中的油污， 戴定翘更换耨滤辩，蠲撵静电式不但安瀵狳下部的滤层滤糖上爨有魏 演污，还需定麓澍豫清洗存结在垂掇授上豹淮污彝炭黑。瑟滠式涵濯 净化器的日常保养工作耍比其他两类简单，工作量要小得多。 1 2 2 2 设备性能按术指标m 2 f j 】 ( 1 )蛙戆要蒙 对于油烟净化设备去除效率的要求与饮食业油烟排放标准的 规定相一致，即小型、中型、大型设备的鼹低去除效率分别为6 0 、 7 5 、8 5 ，并要求设备在正常使用条件下连续运行时间不小于1 年。 露签子实验室测试与糯场实际麴差舅、耩l 蠢设餐性能劣纯程度黪不同 激及不同援穆设餐鹣去豫效率要求，拔食泣渣淫净纯设善羧零要求及 梭测技术规范引入了运行时间修正系数k 1 1 7 j 。规定对于邋行使用时 间小于1 年的设备去除效率的检测，其梭测值应乘以运行时间修正系 数k 进行修正后报出。 ( 2 )潼瘿净继浚冬疆力辍篷 设定油烟净化设胬阻力限值的主要考虑是控制油烟净化系统运行 时的动力费用和噪脊。系统阻力较小时，可选用低压风机。而油烟净 化设备本身的阻力增大时，系统需配套中高压风机，噪音和动力消耗 瓣翊题垮显现出来。溱翅净 乏设套阻力隈镶的溅定也是为了尽可l 避 免罐户在设备检溅辩采取貉嚣往藉施。 ( 3 ) 湿式油烟净化设备出口烟气含水率 限定湿式油烟净伐设备出口烟气食求率的主要目的愚耍考察其 7 东北师大硕士毕业论文 脱水性能，避免烟气带水污染环境和造成新的扰民现象。对于湿式油 烟净化设备而言，其烟气温度通常较低，在实验室测试时更是常温条 件。考虑到其实际运行工况条件和实验室测试的限制，以及标准的可 操作性，因此提出湿式油烟净化设各出口烟气含水率小于8 ，相当 于烟气5 0 时的饱和水蒸气含量，并建议用称重法进行测量。 ( 4 ) 静电油烟净化设备的电气安全性 静电油烟净化设备应有明显的高压危险的标示和可靠的接地。并 对极板间电阻和接地电阻提出限值，静电油烟净化设备两极板之间的 电阻不得小于5 0 mq ，电气控制箱接地电阻应小于2 q 。 ( 5 ) 二次污染问题 为了避免油烟净化设备运行和维护过程中造成的二次污染，作为 设备的基本要求，标准提出油烟净化分离和收集的油污、废水不得直 接排放造成二次污染。油烟净化设备更换下的滤料等固体废物应集中 处理，不得造成二次污染。 ( 6 ) 技术文件和产品外观 为了保证产品的质量稳定可靠，要求生产厂具有完整的技术文件， 包括设计说明、图纸、企业标准等。对于产品外观要求平整光洁，便 于安装、保养与维护。 1 2 2 3 影响设备实际使用效率的几个因素2 1 i ( 1 ) 设备的选配 净化设备的处理能力，是在结构设计时确定的，产品设计人员 根据预定的净化器处理能力和净化效率来确定结构参数。一旦结构参 查! ! 堕奎堡主望些笙壅 数确定后，净化设备的处理能力一般情况下是无法任意扩大的。现在 静电净化器设计所依据的基本公式还是d e u t s c h 公式： p = 1 - - e x p ( 一a ( o q ) 式中：a 总集尘面积m 2 q 一气体流量 m 3 s u 粉尘粒子驱进速度m s 由于u 是气体特性及净化器电场所决定，a 是净化器结构参数决 定，当这二个因素不变时，净化效率p 就是处理气体量的函数。 ( 2 )气流分布 由上式计算出的净化效率，有一个重要的假定，即通过净化器的 气流是均匀分布在横截面上，事实上，由于各种因素的影响，很难做 到这点，在净化器的横截面上速度总会有差别，在j b 5 9 1 0 - - 9 1 中，规 定整个净化器横截面上的速度差最大不得超过2 5 。为了确保净化器 内有较均匀的分布，首先应有合理的结构。 ( 3 )安装位置 净化设备的安装位置对现场实测净化效率的影响，主要原因是净 化器对不同直径的颗粒有不同的效率。理论和实验都证明，净化设备 的效率是污染物颗粒直径的函数，一般说，污染物颗粒越大，净化效 率越高。当油烟净化设备安装在靠近灶台排烟罩处，由于离污染源较 近，较大颗粒还来不及沉降便已进入净化设备，因而此时表现出净化 器的效率较高，在测试时也能得到较高的数据；若远离排烟罩处，较 大颗粒已沉降在管道中，因而表现出净化器的效率较低，测试有可能 达不到在标准测试台上的效率。 东北师大硕士毕业论文 ( 4 ) 设备维护保养 任何净化设备，维护保养无疑是保证设备正常运行的必要条件。 净化设备绝大多数其实是分离设备，分离出来的污染物基本都用人工 清理，如果不定期清理污染物，设备的净化效率就要降低甚至失效。 一台性能良好的设备，一定要在合理设计的系统中才能发挥作用。 设备的选配，净化器安装位置，风管走向及管道走向及管道尺寸，日 常维护，均会影响设备性能的发挥。 1 2 3 油烟样品测定方法及过程 ( 1 )油烟样品采集 参照g b t 1 6 1 5 7 - - 1 9 9 6 的烟尘等速采样步骤进行。记录采样体 积，计算采样流量、烟气流速、干烟气标态体积、烟气含湿量等数据。 将收集完油烟的金属滤筒立即转入聚四氟乙烯套筒中，盖紧筒盖。样 品若不能在2 4 h 内测定，可在冰箱的冷藏室0 0 ( 10 - 7 ) ( 1 8 ) ( 1 - 9 ) ( 1 - 1 0 ) 东北师大硪士毕监论文 d = i + a r 在粘洼流中为与势瀛翡表达式一致，穗e r 有瘊不溺： 聍i ( i 五+ d ) 2 - 3 2 ( 1 + d 卜京高 式中：e x n 液滴的捕集效率 e ， _ 一液滴的截留效率 # 一气溶胶粒子介电常数，f s q 一滚滚蘅电豢，e 气溶羧粒予逶移搴，n s 蠢 c - e 毪m i n g 潜鞠穆正系数 r 一气溶胶较子的举较，强 a 一液滴的半径，m 0 空气介电系数，f s u 。距液滴无限远处流体的速度，m s ( 1 - 1 2 ) 目前，对荷电液滴的分离机制、尺寸分布、挥发分裂等的研究正 在深入进行之中l 搏雏l 。国g l 夕l , 必于葡电液滴去除微小颗粒的实验也袭 明其具有极赢的除尘效率盼1 6 埘瑚l ，关于荷电滚滚去除气体的研究也 毒报道。这些都表鞠这耱技术氛窍投大蘸应届债蓬帮发震潜力。 l 。5 磅究强豹彝内容 1 5 1研究目的 研制一种高效净化含粘性粉嫩油烟的静电除尘设备，为进一步的 实际应用提供科学依据。 东北师大硕士毕业论文 1 5 2 研究内容 ( 1 ) 雾化电晕放电的放电极雾化过程。 ( 2 ) 雾化电晕放电的放电特性及其影响因素。 ( 3 ) 雾化电晕放电中对电极的清洁作用。 ( 4 ) 水温对放电电流的影响。 东北师大硕士毕业论文 2 1 实验仪器、材料 ( 1 ) 仪器 第二章实验部分 高压电源：自制 万能表：v c 9 6 a 数字万用表深圳市胜利高电子科技有限公司 电压表：d p 4 一a v l 0 k上海托克电气有限公司 电流表：z w l 5 0 2 交流电流表t r i i i s 广州市迪吉多仪器有限公司 ( 2 ) 材料 放电极：不锈钢电极 极板：不锈钢板 绝缘材料：塑料 水泵：i s g b 型便携式离心泵上海博生水泵制造有限公司 2 2 实验装置 雾化电晕放电静电除尘的实验装置如图2 - 1 所示。 2 3 实验步骤 ( 1 ) 观测雾化后荷电液滴的粒径大小。 ( 2 ) 在不同的电压、极板间距下，测定放电电流。 ( 3 ) 测试雾化电晕放电中荷电液滴对极板的清洗效果。 ( 4 ) 在不同的水温下测定放电电流的大小。 东北师大硕士毕业论文 ：絮喾：嘉嚣授；：害謦鼋喜。蛊墨品 9 - f t y 油,1 0 水襄1 1 溢目r 苗1 2 水 i t 图2 1雾化电晕放电静电除尘实验装置简图 东北师大硕士毕业论文 第三章结果与讨论 3 1 实验结果与讨论 3 1 1 雾化电晕放电的放电极雾化过程 当导电水层沿着垂直设置的金属线电极表面下淌的时候，如果此 附水线电极附近没有外加的强电场，水层不会产生雾化。当在附水线 电极对面的极板上外加正高电压时，线一板极间会形成非均匀电场。因 附水线电极的曲率半径远小于平面极板，故在附水线电极表面附近会 产生很强的电场。同时也提高了水面的电荷密度和水分子的极化程度， 从而减弱了水面的表面张力。电场对带电水面有一垂直于水面向外的 静电作用力，此力随着电场的增强而加大。从而导致水面的不稳定性 也随着电场的增强而加大，形成所谓的泰勒锥。起初水面凸凹不平，后 来凸起部分在静电力和重力作用下向外且向下伸展形成细水丝。电场 足够强时，细水丝增多且在其端部产生电流体动力学雾化现象1 ”。”。 产生了粒径为2 0 微米以上的较大液滴1 3 8 , 3 9 1 。当电压高于电晕放电起晕 电压时，除上述电流体动力学雾化机制外，还产生了溅射雾化【4 。此 时电晕放电产生的正离子轰击液面，使放电点的液面产生雾化。 用显微镜观测极板间距为5 0 毫米的雾化电晕放电，其雾化液滴的 分析表明，液滴气溶胶是多分散性的。大量粒径约为1 0 0 微米的液滴 存在于此气溶胶中，而粒径为1 毫米以上的液滴却很少。粒径8 0 微米 以上液滴的质量占全部液滴质量的9 9 6 以上。故电流体动力学雾化 产生的8 0 微米粒径以上的液滴，在雾化电晕放电静电除尘中起着主导 作用。 3 1 2 雾化电晕放电的放电特性及对粉尘的捕集 当垂直附水线电极产生电流体动力学雾化后，继续将极板电压升 东北师大硕士毕业论文 高到起晕电压。此时，附水线电极附近的高强电场足以加速此处原有 的自由电子，对气体分子产生碰撞电离。虽然通常被处理的烟气均为 负电性气体，且水分子有较高的电子附着系数，在线电极附近也很容 易产生电子雪崩并形成电晕放电。形成自持电晕放电的条件为： 1 毛 y e x pi ( 口一f 1 ) a x 一1 l( 3 一1 ) x i 此处a 为电离区域的汤生第一电离系数，r l 为此区域的电子附着 系数，x 。为线电极附近场强最高处，x 。为电离区的外边界a = r l 处， y 为线电极水层凸出部位表面二次电子发射系数。 附水线电极表面产生电晕放电的临界场强e c 可由p e e k 定律确定。 e c = 3 1 0 0 6 【1 + “( 6r ) 1 尼】( k v m ) ( 3 2 ) 其中f 为表面状态系数( f = 0 6 - 1 ) ，6 为空气的相对密度，k = 3 0 8 x i o 。2 ( m 1 尼) ，r 为放电极半径。 在单根电晕线的线板电极结构中，电晕起始电压v c 可表示如下 4 1 1 。 v c = r e c l n ( 4 s n( 3 3 ) 其中s 是线一板电极间距。 雾化电晕放电中虽然尖端电极是接地的，但仍然能形成放电极， 产生稳定的电晕放电，且遵循电晕放电的基本规律。由于水层参与放 电过程，使放电形态及其净化作用明显区别于传统的电晕放电。在工 业静电除尘标准高压极板间距d 为2 0 0 毫米或3 0 0 毫米的条件下，分 别测量了干式负电晕放电和雾化负电晕放电的放电特性。其伏安特性 曲线分别示于图3 - 1 和图3 - 2 。 从图中可明显看出，无论那种电极间距，雾化负电晕放电的起晕 电压均比干式负电晕放电低。这是由于依公式( 3 - 3 ) 放电极半径对起 晕有很大影响。干式负电晕放电中放电半径为0 5 毫米。在雾化负电 东北师大硕士毕业论文 晕放电中，起晕前因电流体动力学机制液面不稳定性产生的向斜下方 延伸的细水丝半径可小于0 2 毫米。故雾化负电晕放电的起晕电压降 低。 ：翕：器：嚣= ：鐾：暑：等：嚣：嚣 一 nn忡 叶叶蚺 v o l t 矩ev ( k v 图3 1 极板间距d = 3 0 0 毫米时的负电晕放电伏安特性曲线 图3 2 极板间距i ) = 2 0 0 毫米时的负电晕放电伏安特性曲线 图中曲线表明，在相同的电压条件下，雾化负电晕放电均高于干 式负电晕放电。在干式负电晕放电中，放电电流是由极间的自由电子 和负离子形成的。放电极附近的电子电离区域，存在大量自由电子和 其附着于负电性气体分子形成的负离子。它们在电场作用下向正极板 迁移。由于场强随距离迅速降低，移出电离区域的自由电子已没有足 够的能量去电离气体分子，于是迅速附着于分子，也形成负离子。最 东北师大硕士毕业论文 后在极板上收集的几乎全部是负离子。 在雾化负电晕放电中，除上述物理过程外附水放电极还产生雾化。 由于形成雾化的放电极表面在放电时积聚大量负电荷，雾滴离开水面 后必然带走电荷形成荷电液滴。它们能在电晕放电的近电离区被进一 步荷电。电晕放电的近电离区不仅电场强度很强，而且自由电子和离 子浓度均很高。液滴在这里依照电场荷电和扩散荷电机制被进一步荷 电。特别是极间大量的自由电子只有在近电离区存在| 4 2 i 。它们比气体 分子离子有更高的能量。因而不仅能对液滴高效率荷电，而且对那些 在离子荷电中很易饱和的微小液滴也能继续荷电邮l 4 4 j 。极间存在大量 高度荷电液滴并向极板驱进，从而在雾化负电晕放电中产生了较大的 放电电流。 高度荷电液滴具有很高的荷质比，在电场作用下驱进速度高达3 0 米秒i4 ”。它们对烟气中的需被去除的颗粒和液滴具有高效的静电凝并 和动力凝并功能4 卅。雾化负电晕放电在传统的静电除尘过程中增加了 静电凝并和动力凝并除尘机理，因而有很高的除尘效率。 形成大量高度荷电且快速向极板驱进的液滴，在传统的静电除尘 中是很难实现的。因电晕放电的放电极附近有很强的电风，外部喷入 的液滴很难进入近电离区。它们喷入时基本上是中 性的，也不能经历近电离区的高效离子荷电和电子荷电过程。 3 1 3 雾化电晕放电对电极的清洗 由于在雾化负电晕放电过程中，放电极表面持续发生雾化现象， 故完满解决了传统静电除尘中无法实现的放电极水洗问题。 为了研究高压极板的清洗效果，把极板表面涂一层粘稠的潮湿飞 灰。将图1 中的高压极板间距设置为3 0 0 毫米，单位长度放电极的供 水量为4 6 4 毫升分钟 米。在5 5k v 高压和5 3 0 微安电流条件下工作 三分钟，高压极板清洗状况如图4 所示。图中阴影部分为完全洗净部 分，在装置运行期间此部分极板被一层均匀下淌的表面水膜所覆盖。 东北师大硕士毕业论文 图3 3 雾化电晕放电对电极的清洗( 单位：m m ) 在净化粘性粉尘的时候，被捕获的粘性液态或固态颗粒，首先与 极板表面的水膜碰撞并被水膜立即带走，并不能黏附在极板上。同时 这层水膜是高速液滴撞击极板后形成的，在实验中可观察到此撞击力 大到足以清除某些原来已黏附在极板上的污物。这样即使在运行中极 板受到一定的黏附，高速液滴的撞击力也可使极板立即得到清洗。在 雾化电晕放电中用水量是很小的，但由于有高速液滴的这种清洗作用 和不断下流的水膜，极板的清洗效果却非常好。故雾化电晕放电和传 统的湿式静电除尘的极板清洗相比，不仅省水而且清洗效果更好。在 实验中观察到极板上的水膜厚度为l c m 左右，而传统湿式静电除尘的 水膜则为5 1 0c m ，这也表明雾化电晕放电的耗水量比后者少得多。 在极板最上部，有- - d 块没被清洗的面积。采用较小的极板间距 或升高放电极，均能扩大液滴在极板上的冲洗面积，未被清洗的部分 会有所减小。 3 1 4 雾化电晕放电供水温度对放电的影响 在雾化负电晕放电中将放电极供水温度改变，限于实验条件分 东北师大硕士毕业论文 剐采爝2 2 。c 露6 4 供承 墓浚，溺试拳瀣霹藏电约影喃盎嚣图i 蹶示。 在雾笾受电晕藏毫豫尘戆委鬻运行电基范国内，貘承漫瘦秀至s 4 放电获况并未产生疆显燮纯。 量 i ； u 驰观5礴旺s5 0s 2 。s舞 v o l t a g e v ( k v ) 图3 - 4 供水温度对雾化负电晕放电的影响 电晕放电与温度的关系在放电极加热和高温气体状态下分别被详 细研究过 4 7 4 8 】，而且温度在1 0 0 以下时均未发现放电特性有明盟变 化。在雾化负电晕放电状况下，殿然采用了升高温度的附水放电极， 但只要不接近其沸腾温度，电爆放电的放电特性基本保持不变。温度 舞离馒水面二次电子发射系数秘气体中东分子对电子附着率均提藏。 藏者促使菽电电流增大，瑟嚣嚣鼹健藏毫电流减小。 3 2 雾纯电晕敖电麓筵毽瘩麴冷纯税理分辑 3 2 1 放电等离子体处理有密气体、废水 从2 0 世纪7 0 年代起，阑外相继开发了一些等离子体技术，拟取 代传统烟气n o x 处理技术。在以扁的研究中发现这些技术不仅可以处 理n o x ，还能处理s o x 、气体有机物、废水中的污染物。这些等离子 勋舌彻枷渤瑚渤辩 东北薅大硕士华激论文 技术包括：电子束法；脉冲电晕法：直流电晕法；介质放电法：表面 放电法等。这些技术的共同特征在于气体放电获得了高能放电等离子 体，即含有高能电子、原子、离子、分子、光子等粒子的集含体。这 黧瀛粒子与气体分予疆撞，镬莫激发剿受赢的瑟级。激发的气体分 子肉麓增热，可酝装纯学键并与荬它秘黢发生优学爰应。程镶离子接 环境中可完成一些通常难以实现的反应，旗至可在短时闻内傥有机物 部分矿化为c 0 2 和水。等离子体的产生及发应机制现在还不十分清楚， 搬多研究者采用脉冲电聚等离子体研究了烟气脱硫脱硝及水中脱色灭 麓1 4 ”5 0 - 5 2 1 0 研究表明在这葺孛脉冲等离子体中处理气体和承的主要因素 怒鑫壹基等褰氧纯携震。产生这鳖毫氧纯秘蒺戆可l 反应秀罄瓢5 4 】： h 2 0 h o 十e 。a 十h 十h 2 0 2 十h 3 0 + 十0 2 十h + 一h 2 0 h 十o r h 2 0 o h 一一一 珏 e 。十一h o ； h 十0 2 一h 0 2 0 3 十h 拶一0 2 十h 0 2 h 0 2 一0 2 ”十h 十 h 0 2 十。3 2 0 2 十o h e 。0 2 一镄 一十0 3 - - h 0 3 h 0 3 - - 0 2 十o h 1 2 0 十0 3 2 o h 0 3 一0 2 十o 铙。o3 03 卡一0 2 这些高氧化物质- 5s o x 、n o x 、有机物等发生了反应，使其得到 嵌除。可能的反应表达式如下： 东北师大硕鼙韭论文 s o ，一s o t 【5 s 6 】 n o n o 1 5 7 】 二恶英一酮戚醛或烯 染糕一有狡羧酬 硝基苯一蠢黼鳓 烃一c 0 2 十h 2 0 6 0 】 等离子体的产，主及反应机制还需要谶行大量的实验研究工作。不 过露前研究的广度釉深度都令人鼓舞，肖摄在较短时问内取得突破。 鏊蘸等离子舔技术痤曩磅究较多瓣怒辣狩