吸油烟机油烟颗粒物排放浓度检测系统

李宗亮　王攀　方培潘　谢军　胡冬青　廖志祥

技术应用

吸油烟机油烟颗粒物排放浓度检测系统

李宗亮王攀方培潘谢军胡冬青廖志祥

（广东中认华南检测技术有限公司，广东 中山 528427）

基于油烟颗粒物排放浓度检测方法，搭建吸油烟机油烟颗粒物排放浓度检测系统，分析3种典型结构的吸油烟机油烟排放浓度数据，证明该系统满足标准检测要求。根据不同企业多种产品比对数据，制订吸油烟机油烟颗粒物排放浓度技术规范，推出环保检测认证，引导吸油烟机生产企业提升环保产品开发能力，有效降低油烟污染物的排放。

吸油烟机；油烟；颗粒物排放浓度；过滤；环境保护；检测技术

0　引言

近年来，雾霾天气严重影响人们生活，空气质量已成为全社会关注的热点问题。雾霾是由灰尘、有机碳氢化合物、硫酸、硝酸等大量极细微的干尘颗粒物形成的气熔胶与大气中的水汽结合形成[1]。雾霾形成主要原因有工业排放、汽车尾气、建筑扬尘、垃圾焚烧、厨房油烟等。

在高温条件下烹饪时，油和原料等物质产生大量热氧化分解产物，它与明炉煤气或天然气燃烧产生的烟气形成油烟污染物被吸油烟机排到室外。油烟污染物主要成分包括颗粒物、挥发性有机物等，其粒径在0.01μm~10μm之间，具代表性的是PM2.5和PM10，可长期悬浮在空气中，易与空气中的其他物质发生复杂的物理和化学反应。厨房油烟在PM2.5某些组成成分上的“贡献”，堪比汽车尾气，排放形成的污染物加重了雾霾[2-4]。

因此，对油烟颗粒物排放浓度进行检测，建立严格的吸油烟机市场准入制度，对保护大气环境、减少雾霾具有重要的现实意义。本文依据DB 11/T 1485—2017《餐饮业油烟颗粒物的测定手工称重法》[5]检测原理，搭建吸油烟机油烟颗粒物排放浓度检测系统，可有效地开展环保检测认证研究。

1　油烟颗粒物排放浓度检测方法

目前，吸油烟机排放浓度检测方法并无国家标准。DB 11/T 1485—2017《餐饮业油烟颗粒物的测定手工称重法》是最新的吸油烟机油烟颗粒物排放检测标准。其检测方法：采用烟道内过滤方式，根据油烟颗粒物等速采样原理，利用滤膜采集餐饮排放油烟中的油烟颗粒物；除去水分（自由水）后，由采样前后滤膜的质量差除以标干采样体积，计算油烟颗粒物的质量浓度。其中烟道内过滤方式是把油烟颗粒物采样过滤装置放入烟道内；等速采样原理是将采样嘴正对排气气流，使进入采样嘴的气流速度与测定点的排气流速相等[6]。通过吸油烟机的油烟颗粒物排放浓度，可判断吸油烟机的环保性能。

式中，1为采样后滤膜的质量（g）；0为采样前滤膜质量（g）；nd为标准状态下的干采样体积（m3），按GB/T 16157—1996中相关公式[7]，其计算公式为

式中，nd为标准状态下的干采样体积（L）；为实际采样体积（L）；为流量计前温度（℃）；为大气压（kPa）；为流量计前压力（kPa）。

2　油烟颗粒物排放浓度检测系统

吸油烟机油烟颗粒物排放浓度检测系统主要由主箱体、采样管道和烟尘烟气检测装置3部分组成。

2.1　主箱体

主箱体示意图如图1所示，包括采样管道、滴液系统、集油装置、试验锅等。主箱体与试验锅尺寸应符合GB/T 17713—2011附录G图G1和附录F图F2要求[8]。集油装置敞口直径为420 mm，高为100 mm，收口直径应与试验锅直径相同。

图1　主箱体示意图

2.2　采样管道

采样管道为平直管道，尺寸规格根据被测样机的出风口规格进行选择。管道上采样孔的设置应符合GB/T 16157标准[7]要求，内径不小于80 mm，如图2所示。测试时，采样管道安装在主箱体的顶部，采样枪安装在采样口进行样本采集。

d等于吸油烟机出风口直径（单位为mm）

2.3　烟尘烟气检测装置

烟尘烟气检测装置是采集油烟颗粒物的关键仪器，主要由采样枪和主机2部分组成，如图3所示。

1.采样嘴；2.滤膜托架；3.S型皮托管；4.温度探头；5.温度测量传感器；6.全压测量传感器；7.动压测量传感器；8.支撑管（烟道内装置）；9.冷却和干燥系统；10.抽气单元和气体计量装置；11.关闭阀；12.调节阀；13.泵；14.流量计；15.气体积流量计；16.温度测量传感器；17.气压计；18.加热装置（可选）。

采样枪上集成了多种传感器，可测试烟道动压、静压、温度、流速、标干流量等参数，实物图如图4所示。

图4 采样枪实物图

采样枪由烟气采样管、S型皮托管、热电偶或铂电阻温度计和采样头等部分组成。采样头由采样嘴、滤膜、密封铝圈等部件组成，如图5所示。

滤膜由聚四氟乙烯、玻璃纤维和石英纤维材质组成，直径为47 mm。在30 L/min～50 L/min的流量下，对平均粒径为0.3μm和0.6μm的粒子捕集效率不低于99.5%和99.9%[9]。

主机部分由抽气单元和气体计量装置、调节阀、流量计、温度测量传感器、加热装置组成，如图6所示。主机部分的微处理器测控系统，可根据传感器检测的静压、动压、温度及含湿量等参数，计算出烟气的流速、流量值，并提示选择合适采样嘴。测试时，烟尘烟气检测装置会实时计算标况采样体积。建议每次采样时间不少于30 min，标干采样体积不少于 1.0 m3。

图6 主机实物图

3　油烟颗粒物排放浓度检测实验

被测吸油烟机按要求安装在主箱体内；选择与烟机出风口相同直径的采样管道；将组装好的采样枪与烟尘烟气检测装置连接，并按标准要求安装在采样口，使采样嘴背对烟气气流方向。

3.1　采样前准备

1）前弯管、密封铝圈和不锈钢托网应先使用去离子水进行超声波清洗，清洗5 min后再用去离子水冲洗干净，以去除可能吸附的颗粒。

2）将滤膜、不锈钢托网、密封铝圈等称量部件放入恒温干燥箱内干燥1 h，干燥温度为105℃～110℃；自然冷却后，放入玻璃干燥器内，室温下干燥2 h以上备用。

3）用分析天平称量滤膜、不锈钢托网、密封铝圈等部件，记录其重量为0；放入密封袋或密封盒内备用。

3.2　采样

首先，对滴液系统进行排空处理，调整滴头与试验锅的距离为（225±25） mm，应保证滴液过程均匀，每分钟滴液（2.3±0.02）mL的室温蒸馏水；然后，在滴液系统量筒内加入室温蒸馏水；接着，在试验锅内加入400 mL玉米油；最后，当试验锅油温加热到（290±5）℃时，启动滴液系统。采样过程如下：

1）拿掉密封帽，使采样嘴背对烟气气流方向；

2）启动烟尘烟气检测装置，并迅速将采样枪旋转180°，使采样嘴正对气流方向，开始采集样本；

3）当采样时间不少于30 min，标干采样体积不少于1.0 L时，快速将采样枪旋转，使采样嘴背对气流方向；

4）停止抽气后，将采样枪从烟道内取出，采样嘴用密封帽盖好，取下采样头，放入密封袋内保存。

每次采样，至少采集3个样本，取其平均值。

3.3　采样样本的处理

处理采样（放置、安装、取出、标记、转移）、称重称量容器以及称量部件时应戴无粉末、抗静电的一次性手套。

3.4　数据分析

通过对不同吸油烟机产品的分析，最终选取A（T型）、B（带静电T型）、C（侧吸式）3种典型结构的样机进行对比实验，得到的测试数据如表1所示。

表1　3种典型结构样机测试数据

由表1可知，样机A实测均值为5.40 mg/m3。样机A进风口过滤网较密，可收集直径较大的油烟颗粒物，同时风道出风口与进风口成90°方向，且风道长度较长，通过离心作用，可有效吸附进入风道的油烟颗粒物，减少油烟颗粒物外排[10]。

由表1可知，样机B实测均值为1.56 mg/m3。样机B比样机A多了一个静电吸敷装置，油烟经过静电吸敷装置处理后，大部分油烟颗粒物被静电吸敷装置吸敷收集，实测油烟颗粒物排放浓度较低[11]。

由表1可知，样机C的实测均值为12.26 mg/m3。样机C进风口有2层滤网，但网孔较疏，对油烟颗粒物的拦截作用不大，且风道的设计尺寸较短，风轮的进风口方向与样机的进风口方向平行，进入风道的油烟颗粒物直接排出。

通过数据分析可知：该检测系统数据稳定性、可重复性较好，满足标准测试要求。经实验发现：采用小孔过滤网、优化出风管道设计、增加净化装置可有效降低油烟颗粒物排放浓度。限于篇幅，本文仅对过滤网吸附、管道吸附和静电处理方法进行测试研究，其他净化技术，如催化剂净化法、湿式净化法等[12]将在以后进一步研究。

目前，本检测系统已应用于多家吸油烟机生产企业，可优化产品设计，对产品创新起到推动作用。同时，通过大量的样机数据比对，制订了吸油烟机油烟颗粒物排放浓度技术要求，制定了CQC6101—2018《家用吸油烟机节能环保认证技术规范》和CQC61—448151—2018《吸油烟机节能环保认证规则》，推出环保检测认证，引导吸油烟机生产企业提升环保产品开发能力，有效地降低油烟污染物的排放。

4　结论

本文基于油烟颗粒物排放浓度检测方法，根据标准规定的主箱体结构、定制采样管道和烟尘烟气检测装置，搭建吸油烟机油烟颗粒物排放浓度检测系统，实现了对不同吸油烟机产品油烟颗粒物排放浓度的检测。通过制订吸油烟机油烟颗粒物浓度技术规范，推出环保检测认证，引导技术创新，促进企业产品更新换代。

[1] 余雷.浅谈雾霾成因及环境监测分析[J].智能城市,2020,6(3): 130-131.

[2] 温梦婷,胡敏.北京餐饮源排放细粒子理化特征及其对有机颗粒物的贡献[J].环境科学,2007,28(11):2620-2625.

[3] 温梦婷,胡敏.北京餐饮源排放细粒子（PM2.5）的理化特征[EB/OL].北京:中国科技论文在线,[2006-12-05].

[4] 于季红,王也平,卞大伟,等.饮食业油烟污染排放标准的比较和探讨[J].环境保护与循环经济,2016,36(3),56-60.

[5] 北京市环境保护局.DB 11/T 1485—2017餐饮业油烟颗粒物的测定手工称重法[S].2007.

[6] 国家环境保护总局. HJ/T 397—2007 固定源废气监测技术规范[S].2007.

[7] 国家环境保护局.GB/T 16157—1996 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法[S].1996.

[8] 中华人民共和国质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T 17713—2011 吸油烟机[S].2011.

[9] 山东省环保标准化技术委员会.DB37/T 2537—2014 山东省固定污染源废气低浓度颗粒物的测定重量法[S].2014.

[10] 李文辉.烹饪油烟的高效分离、吸收—催化及快速检测技术探究[D].北京:中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所),2018.

[11] 胡永.吸油烟机中静电油烟净化模块的设计开发[D].成都:电子科技大学,2019.

[12] 艾希顺,蒋磊,张丽.油烟净化排放方法在家用吸油烟机上的应用[C].2015年中国家用电器技术大会论文集,2015-10,中国安徽合肥:中国轻工业出版社,2015:894-902

Detection System of Particulate Matter Emission Concentration from Range Hood

Li Zongliang Wang Pan Fang Peipan Xie Jun Hu Dongqing Liao Zhixiang

(Guangdong CQC South China Testing Technology Co., Ltd. Zhongshan 528427, China)

Based on the detection method of particulate matter emission concentration, test system of particulate emission concentration of range hood is built, analyzed the data of three typical structures of the smoke emission concentration of range hood, which proves that the test system meets the standard detection requirements. According to the comparison data of various products of different enterprises, the technical specifications for the emission concentration of particulate matter of range hood are formulated, the environmental protection testing certification is launched, the production enterprises of range hood are guided to improve the development capacity of environmental protection products, and the emission of lampblack is effectively reduced.

range hood; lampblack; particulate emission concentration; filtration; environmental protection; detection technology

李宗亮，男，1975年生，硕士研究生，高级工程师，主要研究方向：智能制造与标准化技术。E-mail: lizongliang@ cqclab.com.cn

王攀，男，1977年生，本科，高级工程师，主要研究方向：家电产品与标准化技术。E-mail: wangpan@cqclab.com.cn

方培潘，男，1986年生，硕士研究生，中级工程师，主要研究方向：家电检测技术。E-mail: fangpeipan@cqclab.com.cn

谢军，男，1985年生，大专，主要研究方向：家电检测技术。E-mail: xiejun@cqclab.com.cn

胡冬青，女，1986年生，本科，中级工程师，主要研究方向：智能制造评估技术。E-mail: hudongqing@cqclab.com.cn

廖志祥，男，1988年生，本科，初级工程师，主要研究方向：高分子材料分析。E-mail: liaozhixiang@cqclab.com.cn

TM301

A

1674-2605(2020)03-0009-05

10.3969/j.issn.1674-2605.2020.03.009