中央厨房油烟净化排放系统设计分析.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 04 日 作者简介：付成云（1983 年-），男，汉，河北省张家口市人，硕士研究生，华商国际工程有限公司，高级工程师，研究方向为暖通空调。-149-中央厨房油烟净化排放系统设计分析 付成云 李 斌 史君宇 华商国际工程有限公司，北京 100069 摘要：摘要：中央厨房建设项目日渐增多，建设标准化势在必行，从前期规划到设计、施工建设需要注意的事项也很多，尤其在废气污染物排放方面与通常意义的餐饮企业还是有着很大差别。本文针对中央厨房特定建筑类型的通风、油烟净化设计的特点，结合实际工程应用案例，对比分析不同设计计算方案、油烟净化原理、实际应用效果等内容，为同类项目规划设计、施工建设提供有效参考。关键词：关键词：中央厨房；油烟净化；设计计算 中图分类号：中图分类号：TE922 近几年由于中央厨房建设项目工程案例越来越多，建筑规模也在不断扩大，中央厨房油烟净化排放系统设计过程中遇到一些实际问题。本文从中央厨房油烟净化排放系统的设计依据、油烟净化的技术原理、设计计算、实际案例四个方面进行分析总结，对中央厨房油烟净化排放系统设计提供参考和借鉴。1 设计依据 中央厨房是近年来新型的建筑使用类型，内部食品加工设备涉及有大量油烟、蒸汽等废气污染物产生的设备有油炸机、炒锅、蒸箱、蒸柜、蒸煮炉、烟熏炉、蒸汽夹层锅、蒸汽漂烫机、杀菌釜、烘房等设备。其中有的是生产过程中连续产生油烟和蒸汽，有的是在设备打开瞬间短时间内产生油烟和蒸汽，油烟和蒸汽都携带大量的热，设备开口面积大，在加工间内会迅速向上扩散，如果仅仅是通过房间的全面通风系统来排除，效果很差，长期生产也会造成加工间内吊顶、墙面油污污染，不易清洗，不能够满足加工间内卫生要求，在这些设备油烟和蒸汽的排放口设置局部排风罩能够大大改善通风效果，但是也需要合理计算和配置通风设备，而且该油烟和蒸汽大量排放至室外也需要满足相关的排放标准，所以通常都是在局部排风系统上配置相应的油烟净化设备。中央厨房设计至今没有成熟通用的规范标准，相应的油烟净化排放系统的设计依据也都是参考相关的专业规范，主要有民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736-2012、工业建筑供暖通风与空气调节设计规范 GB 50019-2015、饮食建筑设计标准JGJ64-2017、饮食业环境保护技术规范HJ554-2010、饮食业油烟排放标准 GB18483-2001、全国民用建筑工程设计技术措施（暖通空调 动力）2009。这些规范的条文正文和条文解释主要也都是针对餐饮企业厨房的设计条件做出的规定。其中民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736-2012 的 6.1.1、6.1.2、6.1.3、6.1.4、6.1.5、6.3.5、6.6.14、6.6.15、6.6.16、6.6.17、6.6.18条对中央厨房油烟净化排放系统的目的和作用、通风动力、通风方式、设计要求等做了详细规定，例如第 6.1.2条规定：“对不可避免放散的有害或污染环境的物质，在排放前必须采取通风净化措施，并达到国家有关大气环境质量标准和各种污染物排放标准的要求”。第 6.1.5条规定：“对建筑物内放散热、蒸汽或有害物质的设备，宜采用局部排风。当不能采用局部排风或局部排风达不到卫生要求时，应辅以全面通风或采用全面通风”。第6.3.5 条第 2 款规定：“采用机械排风的区域，当自然补风满足不了要求时，应采用机械补风。厨房相对于其他区域应保持负压，补风量应与排 风量相匹配，且宜为排风量的 80%90%。严寒和寒冷地区宜对机械补风采取加热措施”。主要内容归纳见表 1。表 1 相关规范归纳汇总 相关内容 具体规定 目的和作用 排除余热、余湿（油烟+蒸汽污染环境，需要净化处理，满足排放标准）。通风动力 机械通风，有组织排放。通风方式 局部排风或者全面通风+局部通风 其他要求 房间内保持负压：补风量为排风量的 80%90%，浓度+去除效率+排风口满足排放要求，管道和罩口便于油、水的收集和油污处理。中国科技期刊数据库 工业 A-150-工业建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50019-2015 的第 6.1.2、6.1.8、6.3.4 条对该部分内容的要求与民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736-2012 基本一致，其中强调通风系统的补风冬季、夏季根据室内设计温度要求需要进行预热、冷却处理，对补风湿度没有具体要求。饮食建筑设计标准 JGJ64-2017 第 5.2.4 条第 1 款规定：“除厨房专间外的厨房区域加工制作区（间）的空气压力应维持负压，房间负压值宜为 5Pa10Pa，以防止油烟等污染餐厅及公共区域”，第 3 款明确要求排油烟系统不应采用土建风道。饮食业环境保护技术规范HJ554-2010的第 6.1、6.2 节对油烟净化集气罩的设置高度、管道坡度、空间净高、设备间距、室外排放口与周边环境敏感目标距离和高度都做了详细具体的规定。例如第6.2.2 条规定：“经油烟净化后的油烟排放口与周边环境敏感目标距离不应小于 20m，经油烟净化和除味处理后的油烟排放口与周边环境敏感目标距离不应小于10m”，第 6.2.3 条规定：“饮食业单位所在建筑物高度小于等于 15m 时，油烟排放口应高处屋顶，建筑物高度大于 15m 时，油烟排放口高度应大于 15m”。饮食业油烟排放标准 GB18483-2001 的第 3.6、4.1 条对厨房油烟的最高允许排放浓度、净化设施最低去除效率做出了明确规定。全国民用建筑工程设计技术措施（暖通空调动力）2009 第 4.2 节中对厨房通风的设置要求、排风罩风量计算、送排风口布置也做了相关规定，设计时可以参考应用。通过上述规范的规定内容可以看出，现有的规范主要是规定了厨房加工间通风系统设计需要注意的诸如设备布置、风口布置、室内外空气质量、污染物浓度等方便的内容，具体通风量的设计计算、油烟净化设备的选型没有太多明确的规定。2 厨房油烟净化的基本原理 目前中央厨房油烟净化设备可以分成一级油烟净化处理设备、二级油烟净化处理设备及除味设备。根据现有国家和某些地方环保部门对厨房油烟及蒸汽污染物排放标准的规定，结合项目所在低气候条件的影响，中央厨房油烟净化设备为机械式过滤处理、水洗涤处理、物理化学吸附处理、紫外线光解处理、静电感应式分离处理。实际通常是两种及以上设备的组合。下面对各类相关具体油烟净化设备，使用级段的概念、原理、效率等内容进行对比分析。2.1 一级油烟净化处理设备（1）机械过滤设备：基本概念：利用惯性力，将油烟颗粒物碰撞在金属丝网或折流板上，使得气体得到分离出来。性能参数：a)大颗粒物油烟（PM10）去除效率90%；b)气体流动性摩擦阻力损失200Pa。（2）旋网过滤装置：基本概念：利用惯性力与旋网阻拦，将油烟颗粒物碰撞在辐条上，与气体得到分离出来。性能参数：a)大颗粒物油烟（PM10）去除效率90%；b)气体流动性摩擦阻力损失150Pa。（3）喷淋式烟罩：基本概念：喷淋式清洗。根据与雾水触碰，油烟颗粒物被水珠带上，与气体得到分离出来。性能参数：a)大颗粒物油烟（PM10）去除效率90%；b)气体流动性摩擦阻力损失600Pa。（4）吸收式油烟净化处理烟罩：基本概念：洗涤塔板式清洗。根据与喷淋液数次加强触碰，油烟颗粒物被液态带上，与气体得到分离出来。性能参数：a)大颗粒物油烟（PM10）去除效率90%；b)气体流动性摩擦阻力损失600Pa。（5）紫外线光解器：常见类型：利用紫外线光（UVC）造成的臭氧等化学物质的强氧化性，氧化分解油烟等气态空气污染物，并根据长期直射，矿化油脂等有机化合物。性能参数：a)紫外线光波长（185-254）nm；b)紫外线杀菌灯输出功率240W（处理排风量2000m3/h）；c)工作温度60；d)紫外光强衰减系数率20%。2.2 二级油烟净化处理设备（1）静电感应式油烟净化器：基本概念：利用髙压放电产生静电场，使油烟颗粒物带上电荷，并搜集于极板上。性能参数：a)过滤风力2.5m/s；b)荷电器直流电工作标准电压（9.5-12）kV,收集器直流电工作标准电压（4.5-7.0）kV；c)极板间隔6mm；收集器长度（气流方位）250mm；d)细颗粒物油烟（PM2.5）去除效率90%；e)气体流动性摩擦阻力损失300Pa。（2）湿式油烟净化器：基本概念：根据与自喷液数次加强触碰，油烟颗粒物被液态带上，与气体得到分离出来。性能参数：a)空塔风力(1-3)m/s；b)液气比(1-2)L/m3；c)细颗粒物油烟（PM2.5）去除效率90%；d)气体流动性摩擦阻力损失（500-800）Pa。2.3 去味设备 中国科技期刊数据库 工业 A-151-物理吸附器与化学吸附器：常见类型：活性炭过滤器，基本概念：物理吸附器和化学吸附器是利用吸咐物质极大的皮肤毛孔面积，根据物理学吸咐或化学变化将气体空气污染物吸咐以内表层，使味道化学物质得到分离出来。性能参数：a)表层过虑风力（0.1-0.5）m/s；b)吸咐床薄厚（50-200）mm。机械式过滤设备需要定期清洗回复，清洗周期根据不同生产负荷来确定，实际也是各生产运营商通过观测污染物积累、排放情况，根据各自的卫生标准来判断并清洗油烟净化设备。利用水洗涤的油烟净化设备通常是实时排放所产生的污水，也就保证了较好的油烟净化效果，受人为影响因素较小，但同时也存在耗水量高的缺点。物理化学吸附处理类的净化设备，效率较高，使用成熟，但是存在内芯再生成本高、需要定期处理的缺点。紫外线光解处理和静电感应式分离处理设备去除效率高，设备阻力较小，自动化程度高，但是存在出投资和运行成本高、耗电量较大的确定。中央厨房在设计建设过程中通常是根据工艺生产情况，建筑内部空间、屋面可利用空间、周边建筑物等情况选择油烟净化设备，现在工程实践中常见的设备组合为机械过滤设备+静电油烟净化器+紫外线光解器除味。既能满足油烟净化排放标准，也没有另外产生大量的污水，也便于日常的运行管理。3 设计计算 以北京某食品公司中央厨房炒制间和张家口某产业园项目中央厨房热加工间的实际案例做计算分析。（1）北京某食品公司中央厨房炒制间设计工况，该加工间主要以熟食烹饪炒制为主，炒锅一列排布设置，同事生产，另外有蒸柜等其他用热设备。下面主要是针对炒锅配置设置的局部排风罩的从设计计算、设备配置、实际效果方便进行分析。1）设计计算：按照全国民用建筑工程设计技术措施（暖通空调动力）2009 公式计算通风量为 68160m3/h；按照罩口断面风速 0.6m/s 计算通风量为 84240 m3/h；按照罩口面积每平方米 2000 m3/h 经验值计算通风量为 93600 m3/h；按照房间 60 次/小时的换气次数计算通风量为 84000 m3/h。2）设备实际配置情况是：油烟净化排风设备3台，每台的排风量是 30000 m3/h，满足上述四种计算方法的三种，只比按照罩口面积每平方米 2000 m3/h 经验值计算值略小，同时配置 5 台补风机，每台补风机的补风量是 15000 m3/h。排风机设计风压是 402Pa，实际安装的设备是 900Pa。3）实际应用效果：局部排风罩有轻微油烟外溢情况，室内空气质量良好，补风量为排风量的 83%，房间门存在关闭不严的情况，室外排风口位置出现油污，由此可见补风量也是稍显不足，整体通风量基本满足室内卫生要求，选择的机械过滤设备+静电油烟净化器效果基本满足要求，但是设备清洗周期较长，影响了去除效率。（2）张家口某产业园项目中央厨房热加工间，该中央厨房规模大，下面是选取其中一间热加工间进行对比分析。1）设计计算：按照罩口面积每平方米 2000 m3/h经验计算法：排风量为47250 m3/h，补风量23625 m3/h，补风量为排风量的 50%。2）设备实际配置情况是：排风机排风量：4500052000m/h，机外静压：10501150 Pa；补风机补风量 36000 m/h，机外静压：460 Pa。3）实际应用效果：局部排风罩有轻微油烟外溢情况，室内空气质量一般，房间门不存在关闭不严的情况，室外排风口位置出现油污。由此可见排风量满足设计要求，但是由于补风量不足，整体通风效果欠佳，选择的机械过滤设备+静电油烟净化器效果基本满足要求，也是设备清洗周期较长，影响了去除效率。4 案例分析及总结（1）中央厨房宜同时设置全面通风和局部排风排除余热、余湿和工艺设备产生的油烟和蒸汽。局部排风罩效果较好，能够排除大量的油烟和蒸汽废气，但是中央厨房生产负荷重，及时局部排风系统通风量足够大，也不可避免的有油烟和蒸汽外溢至整个加工间，所以全面通风也需要同时设置、同时使用。（2）根据工艺设备（例如炒锅、杀菌釜、油炸机、蒸锅等）特点设计计算局部排风罩的风量和风压，风量不宜小于按照全国民用建筑工程设计技术措施（暖通空调动力）2009 中的公式计算、按照罩口断面风速计算、按照房间的换气次数计算中结果的最大中国科技期刊数据库 工业 A-152-值；风压按照送排风系统的管道、设备、风口、风罩、风阀等构件所有阻力计算确定，尤其是要特别注意不同油烟净化设备的不同通风阻力值。（3）根据项目所在地的室外设计参数和室内设计参数要求确定送风是否设计冬季预热、夏季预冷措施。在严寒和寒冷地区的中央厨房通风系统，补风需要配置预热设备，在冬季运行时需要把室外空气加热再送至室内，不然室外冷空气直接进入室内，会加剧室内水蒸气、油烟的凝结，不利于污染物的排放和净化处理。夏热冬冷地区、夏热冬暖地区的中央厨房通风系统需要配置预冷设备，或者在热加工间内另外设置降温设备，不然室内加工环境很差，影响食品品质和工人的职业卫生状况。（4）目前常用的油烟净化设备组合为机械过滤设备+静电油烟净化器+紫外线光解器除味，在具体工程案例中可以根据不同的油烟排放气体选择其他形式的设备组合，以达到相关规范标准规定的排放要求。同时兼顾建设单位的建设成本、运营管理成本。结合实际项目情况，可以适当提到中央厨房通风设备、油烟净化设备的自动化控制以及污染物排放的实时监控装置。参考文献 1孙颖.张聪.曹蕊.刘子豪J.冷藏技术,2023,46(3):45-48.2刘宏伟,刘百超.饮食业油烟净化技术及影响因素J.科技信息(学术版),2007(22):300-301.3刘章现,肖晓存,杜玲枝,张江石.饮食业油烟净化技术与应用J.环境污染治理技术与设备,2006,7(9):103-106.4张秀东,刘有智,樊光友,等.餐饮业油烟净化技术发展及研究现状J.工业安全与环保,2010(4).5杨吉,刘文斌.厨房通风的数值模拟J.制冷与空调(四川),2007(2).