趙玉文，王剛毅

（中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 青島海洋地質(zhì)研究所，山東青島 266071）

0 引言

目前，關(guān)于各類(lèi)型船舶油煙凈化設(shè)備工作原理的描述模糊不清，各類(lèi)型之間在工作原理、組成等方面的差異無(wú)準(zhǔn)確的論述，沒(méi)有對(duì)各類(lèi)型油煙凈化設(shè)備的功能和特性進(jìn)行總結(jié)和歸納。本文利用對(duì)比、歸納和圖表等方法，對(duì)不同類(lèi)型的油煙凈化設(shè)備進(jìn)行了研究，得出其共性和不同之處；利用圖表和假設(shè)等方法，對(duì)BD6000型油煙凈化器無(wú)法凈化油煙的故障，進(jìn)行了分析和研究，得出是由電極頂針引起的故障。3種類(lèi)型油煙凈化設(shè)備的研究，對(duì)現(xiàn)有的工業(yè)用或家用油煙凈化設(shè)備的改進(jìn)具有重要意義；提出3種類(lèi)型油煙凈化設(shè)備研究的重要意義。

1 基本原理

1.1 油煙凈化設(shè)備的類(lèi)型

油煙凈化設(shè)備種類(lèi)繁多，主要有機(jī)械式、過(guò)濾吸附式、濕法凈化式、靜電沉積式、紫外光解式和等離子式等[1]，在船舶使用中主要是高壓靜電式和等離子式。根據(jù)電場(chǎng)的不同，高壓靜電式分為板式和蜂窩式2種。主要研究板式、蜂窩式和等離子式3種類(lèi)型油煙凈化設(shè)備。

1.2 3 種類(lèi)型油煙凈化設(shè)備的組成和各部件功能

板式煙油凈化設(shè)備主要是由前端濾網(wǎng)、高壓電離板、低壓收集板、末端濾網(wǎng)和風(fēng)機(jī)組成。各部件的主要功能是：前端濾網(wǎng)是采用多目不銹鋼絲網(wǎng)，具有較強(qiáng)的油煙吸附能力，能夠吸附和過(guò)濾油煙中大的油滴顆粒，降低油霧濃度。同時(shí)，濾網(wǎng)還具有自動(dòng)瀝油的特性，不易發(fā)生黏連和堵塞，減少了保養(yǎng)工作；高壓電離板是將油煙顆粒和其他物質(zhì)等電離和分解，使得油煙顆粒失去電子變?yōu)閹д姾傻碾x子，為進(jìn)入低壓收集板做好準(zhǔn)備；低壓收集板的作用是產(chǎn)生電場(chǎng)，在電場(chǎng)力的作用下，使得帶正電荷的油煙離子吸附和部分炭化，同時(shí)，高壓靜電場(chǎng)有效地降解有害成分，起到消毒、除味作用，達(dá)到凈化油煙的目的；末端濾網(wǎng)的作用是：對(duì)剩余極小粒徑的粒子二次過(guò)濾攔截，徹底清除油粒子，從而得到干凈的空氣。風(fēng)機(jī)是給油煙的流動(dòng)提供動(dòng)力源，見(jiàn)圖1。

圖1 板式油煙器組成

蜂窩式油煙凈化設(shè)備主要是由：均風(fēng)板、陽(yáng)極筒、陰極針、絕緣子、陰極架、活性炭濾網(wǎng)和風(fēng)機(jī)。各部件的主要功能是：均風(fēng)板是用來(lái)攔截和捕集較大油滴和油霧顆粒，同時(shí)，也保證了氣流能均勻地流入到高壓電場(chǎng)；陽(yáng)極筒是與陰極配合產(chǎn)生高壓電場(chǎng)，收集荷電油霧顆粒和粉塵等，起到了吸附凈化作用；陰極針的作用是：尖端處產(chǎn)生暈流，使得油霧顆粒極化和荷電，同時(shí)，與陽(yáng)極配合產(chǎn)生密度為1 億/cm3電子，來(lái)捕捉、吸附極化的油霧顆粒和離子，使得油霧顆粒和離子帶電；陰極架是對(duì)陰極針起支撐固定作用；活性炭濾網(wǎng)的作用是：過(guò)濾和吸附最后剩余的物質(zhì)和去除異味；風(fēng)機(jī)是給油煙流動(dòng)提供動(dòng)力源（見(jiàn)圖2）。

圖2 蜂窩式油煙器組成

高壓等離子油煙凈化設(shè)備主要是由：粗過(guò)濾器、等離子源板、分解收集板、活性炭過(guò)濾器或者消音器。各部件的功能是：粗過(guò)濾器的作用是攔截和粗過(guò)濾的作用；等離子源板的作用是通過(guò)輝光放電、微波放電、電暈放電等產(chǎn)生等離子體；分解收集板的作用是將經(jīng)過(guò)等離子源板后，發(fā)生了氧化等一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)后的物質(zhì)，進(jìn)行收集和吸附；活性炭是用來(lái)吸附油氣中夾雜的異味和粉塵；消音器用來(lái)減小噪音，見(jiàn)圖3。

圖3 等離子式油煙器組成

1.3 3 種類(lèi)型油煙凈化設(shè)備的工作原理

1.3.1 板式油煙凈化器的工作原理

板式的工作原理分為：均流過(guò)濾（階段1）、電離（階段2）、吸附收集（階段3）、末端過(guò)濾（階段4）。

在風(fēng)機(jī)5的作用下，油煙顆粒經(jīng)過(guò)均流過(guò)濾階段1后，大顆粒的油滴因慣性作用與多目不銹鋼絲網(wǎng)碰撞而被攔截和過(guò)濾，使得油霧濃度大大降低，同時(shí)，也使得油煙氣流變得更加平穩(wěn)，油煙顆粒大小更加均勻，其中，多目不銹鋼絲網(wǎng)具有自動(dòng)瀝油特性。

經(jīng)過(guò)均流過(guò)濾階段1處理后，油霧濃度明顯降低，粒徑變小，在電離階段2，低濃度小粒徑的油煙粒子被電離，使得油煙粒子荷電，其中，大部分油煙粒子得以降解碳化，少部分微小的帶電油煙離子進(jìn)入到吸附收集階段3。

在吸附收集階段3內(nèi)，帶電荷的油煙離子受到集板電場(chǎng)的作用下，向電場(chǎng)的正負(fù)集板運(yùn)動(dòng)，在集板上慢慢聚集成大的油滴，靠重力作用流到集油盤(pán)內(nèi)，經(jīng)過(guò)泄油通道排出，一部分微米級(jí)油霧被高壓電場(chǎng)降解成二氧化碳和水，余下的其他物質(zhì)，再經(jīng)過(guò)末端過(guò)濾階段4去除掉，最終排出清潔空氣（見(jiàn)圖4）。

圖4 板式工作原理

1.3.2 蜂窩式油煙凈化器的工作原理

蜂窩式的工作原理分為：預(yù)處理（階段1）、暈流（階段2）、吸附收集（階段3）、末端過(guò)濾（階段4）。

在風(fēng)機(jī)的作用下，油煙顆粒進(jìn)入預(yù)處理階段1后與慣性粗濾器碰撞聚集，去除大的油滴顆粒，同時(shí)，使油煙顆粒變得大小更加均勻，提高了凈化的效率。

暈流階段2處的結(jié)構(gòu)為蜂窩狀電極柵5，能夠產(chǎn)生暈流，油煙顆粒經(jīng)過(guò)后，使得大部分的油顆粒極化、荷電和降解，同時(shí)在高壓電場(chǎng)中的陰極鎢針發(fā)射高密度電子，捕捉極化后的油煙離子，使得油離子完全地荷電。在吸附收集階段3中，荷電離子進(jìn)入到陰極針和陽(yáng)極筒形成的電場(chǎng)中，利用電場(chǎng)力的作用，使得荷電離子吸附在陽(yáng)極筒上，油煙離子在陽(yáng)極筒內(nèi)聚合成大的顆粒，然后經(jīng)過(guò)集油盤(pán)后排出。

在末端過(guò)濾階段4中，余下極少的微米級(jí)的油煙氣體進(jìn)入活性炭濾網(wǎng)，去除剩余的微量氣體和異味，從而得到干凈的空氣。有的蜂窩式油煙器在末端安裝高壓發(fā)生器，在高壓發(fā)生器的作用下，將空氣電離后產(chǎn)生臭氧，用于除去了油煙中的異味，得到干凈的空氣（見(jiàn)圖5）。

圖5 等離子式工作原理

圖5 蜂窩式工作原理

通過(guò)對(duì)板式和蜂窩式油煙凈化設(shè)備的對(duì)比研究，可以得到的結(jié)論是：兩種凈化方式的基本原理相同，都是利用機(jī)械過(guò)濾和靜電吸附的原理，都是物理過(guò)程，即油煙顆粒經(jīng)過(guò)機(jī)械過(guò)濾和高壓電場(chǎng)的荷電以及吸附收集后，得到干凈空氣。

兩者的不同之處：1）板式工作原理。利用高壓電場(chǎng)使得油煙粒子失去電子，變?yōu)閹д姾傻碾x子，在電場(chǎng)中被吸附聚集后排出；2）蜂窩式工作原理。利用針尖端處產(chǎn)生暈流，使油煙顆粒有效極化和荷電，然后利用陰極鎢針在高壓電場(chǎng)下，發(fā)射出的高密度電子，使得極化后的油煙離子，進(jìn)一步有效的荷電，荷電后的油煙離子被吸附和收集在陽(yáng)極筒上，達(dá)到凈化油煙的目的。

1.3.3 等離子式油煙凈化器的工作原理

等離子式工作原理是：離心（階段1）、預(yù)處理（階段2）、等離子體產(chǎn)生（階段3）、分離收集（階段4）、消音（階段5）。

在風(fēng)機(jī)的作用下，油煙顆粒在經(jīng)過(guò)分離階段1時(shí)，與葉輪盤(pán)和葉片相撞聚集成大的油滴，然后在葉輪離心的作用下，油滴被拋向風(fēng)機(jī)內(nèi)壁，在機(jī)壁上匯集后排出機(jī)體，剩余的油煙氣體進(jìn)入預(yù)處理階段2。

在預(yù)處理階段2中，粒徑大的油煙顆粒與粗濾器碰撞后，聚集成大的油滴后排出系統(tǒng)，剩余粒徑小的油煙粒子進(jìn)入等離子體產(chǎn)生階段3。

在等離子體產(chǎn)生階段3處，采用輝光放電、微波放電、脈沖電暈放電等方法產(chǎn)生等離子體。一般采用脈沖高壓高頻等離子體電源和齒板放電裝置，使其產(chǎn)生高強(qiáng)度、高濃度、高電能的活性自由基（等離子體），等離子體以極高的速度反復(fù)轟擊發(fā)生異味的分子，去激活、電離、裂解油煙氣體中的各成分，使之發(fā)生氧化等一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，直接打開(kāi)有機(jī)氣體分子間的分子鍵，使有害氣體分解，最終排放CO2、H2O等無(wú)害物質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生的大量負(fù)離子可以清新空氣。同時(shí)，使小粒徑油滴霎時(shí)固結(jié)并聚集成大顆粒而在電場(chǎng)的作用下吸附在集油板上，通過(guò)聚合后沉降到油槽內(nèi)，與此同時(shí)，油煙廢氣中大部分的μm級(jí)油污微粒、VOC、有機(jī)物質(zhì)和焦油味、辛辣味等多種異味則被等離子體降解[2]，達(dá)到除去異味的功效，經(jīng)過(guò)階段3的處理后，油煙氣體基本去除，余下微量的荷電粒子，進(jìn)入到分離收集階段4。

在分離收集階段4中，剩余的微量荷電粒子受到電場(chǎng)的作用被分離和收集，從而得到干凈的空氣，干凈的空氣進(jìn)入到消音階段5。

在消音階段5中，采用內(nèi)孔網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)玻璃纖維做成的消聲材料，以盡可能消除設(shè)備的噪音，得到無(wú)污染的清潔空氣。

等離子式油煙凈化設(shè)備的研究，可以得到的結(jié)論是：等離子式是用等離子體使油煙分子或者油煙中其他物質(zhì)發(fā)生裂解、氧化等一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生CO2、H2O等無(wú)害物質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生的負(fù)氧離子有利于空氣的凈化，最終排出無(wú)污染的清潔空氣。

通過(guò)對(duì)3種類(lèi)型的油煙凈化設(shè)備的研究，可以得到的結(jié)論是：高壓靜電式和高壓等離子式基本工作原理不同。高壓靜電式是發(fā)生的物理反應(yīng)，利用庫(kù)倫定律，使油煙顆粒極化、荷電和吸附收集后，達(dá)到對(duì)油煙凈化的目的；高壓等離子式是發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，利用微波放電等方法，產(chǎn)生高濃度、高能量的等離子體，在等離子體的作用下，使油煙或者其他物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生裂分解，再在電場(chǎng)中聚集后沉降在集板上，達(dá)到凈化油煙的效果。

2 組成結(jié)構(gòu)、性能與故障分析

2.1 主要組成和各部件功能

BD型油煙凈化器主要是由風(fēng)機(jī)、均風(fēng)板、蜂窩電場(chǎng)（陽(yáng)極筒和陰極針）、絕緣子、陰極針、陽(yáng)極筒、陰極針架組成。

風(fēng)機(jī)為油煙的流動(dòng)提供動(dòng)力；均風(fēng)板是將油煙中大粒徑的油顆粒去除和均衡氣流的作用；蜂窩電場(chǎng)使油煙顆粒極化、荷電和吸附收集作用；絕緣子用來(lái)支撐和隔離陽(yáng)極筒和陰極針架；陰極針架是用來(lái)支撐陰極針的作用（見(jiàn)圖6）。

圖6 BD6000 型油煙器的組成

2.2 船舶BD6000 型油煙凈化器的故障分析

故障描述、分析和排除：在廚房風(fēng)筒的排出口發(fā)現(xiàn)有油漬噴出，油漬黏稠且清潔困難；在油煙凈化器的控制面板上，報(bào)警指示燈響起，顯示凈化故障（見(jiàn)圖7）。

圖7 故障現(xiàn)象

通過(guò)以上故障現(xiàn)象可知：油煙經(jīng)過(guò)均風(fēng)板的碰撞攔截、極化、荷電以及吸附收集程序后，油煙顆粒基本沒(méi)有受到油煙凈化器的處理，而是被風(fēng)機(jī)直接抽送到風(fēng)筒外。利用實(shí)際經(jīng)驗(yàn)法，打開(kāi)凈化器的道門(mén)，檢查均風(fēng)板下的集油盤(pán)，發(fā)現(xiàn)有集油的存在，可以斷定均風(fēng)板工作正常；然后將高壓靜電場(chǎng)拉出檢查，發(fā)現(xiàn)陰極針和陽(yáng)極筒的配合間隙偏差在允許范圍內(nèi)，并且陽(yáng)極筒內(nèi)和陰極針?lè)浅５母蓛?，不存在故障的可能。目測(cè)檢查絕緣子的絕緣性，發(fā)現(xiàn)外表絕緣瓷正常；在正常的工作的狀態(tài)下，用萬(wàn)用表檢測(cè)電極頂針與電場(chǎng)的接觸情況，發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)的輸入工作電壓為零，而在電場(chǎng)正常工作時(shí)，電場(chǎng)的輸入電壓應(yīng)該為幾千伏，不應(yīng)該為零，由此可以得出：輸入電場(chǎng)的線路發(fā)生斷路，即電極頂針與電場(chǎng)的接觸故障（見(jiàn)圖8）。

圖8 故障檢查

故障的排除：拆解電極頂針，順時(shí)針旋緊內(nèi)部螺母2圈～3圈，裝復(fù)電極頂針，經(jīng)調(diào)節(jié)和測(cè)試后，油煙凈化器恢復(fù)正常工作（見(jiàn)圖9）。

圖9 故障排除

3 BD6000 型油煙凈化器的維護(hù)保養(yǎng)

在實(shí)際使用，針對(duì)BD6000型油煙凈化器，提出了以下維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃。

1）進(jìn)行設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)前，務(wù)必切斷設(shè)備的總電源并對(duì)電場(chǎng)手動(dòng)放電。

2）均流板和電場(chǎng)需要每月清洗檢查1次。

3）定期檢查設(shè)備下面的集油情況，并泄放底部的積油。

4）電場(chǎng)的清洗注意事項(xiàng)：電場(chǎng)的清洗可用高壓水槍清洗，也可用堿液浸泡。浸泡的堿液與熱水按1∶25的重量比混合可達(dá)到較好的效果；絕緣子的清洗必須用洗潔精，嚴(yán)禁使用純堿之類(lèi)的電解質(zhì)清洗，如果有殘留存在絕緣子上，會(huì)形成爬電現(xiàn)象，影響設(shè)備的正常運(yùn)行；用洗潔精清洗4個(gè)絕緣子后，絕緣子務(wù)必擦去水分，以便保持干燥；用洗潔精清洗機(jī)箱內(nèi)的表面油污，結(jié)束后用空氣吹干機(jī)箱，保持機(jī)箱的干燥。同時(shí)，做好清洗后廢水的收集，避免造成二次的污染[3]。

5）電場(chǎng)陰極針的校正

把電場(chǎng)按照其安裝在設(shè)備里的方向擺好，用電極檢查器放在每一個(gè)陽(yáng)極簡(jiǎn)里，如果極針的一端剛好在檢查器中間的小孔中，說(shuō)明該極針沒(méi)有偏差，否則就要用電極校正器來(lái)校正。

極針校正方法：觀察極針偏離的方向，將校正器適合的岔口套在極針上，使之往偏離方向的反向移動(dòng)，用校正器檢查，反復(fù)校正直到極針在允許的偏差范圍之內(nèi)。

6）每次清洗時(shí)檢查道門(mén)密封條的完整性，如果發(fā)現(xiàn)門(mén)邊的密封條破損或密封性不好時(shí)，請(qǐng)立刻更換密封膠貼（見(jiàn)圖10）。

圖10 各部分的名稱(chēng)

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)3種類(lèi)型油煙凈化設(shè)備的研究，可以得出結(jié)論：對(duì)3種類(lèi)型油煙凈化設(shè)備的工作原理更加清晰明了；借用各類(lèi)型的工作原理，可以為重組新型油煙凈化設(shè)備的研發(fā)提供思想借鑒，如靜電式工作原理和等離子式工作原理的組合使用；設(shè)備的故障分析和排除以及維護(hù)保養(yǎng)，可以為相同或者不同類(lèi)型油煙機(jī)的故障解決提供幫助。