本發明屬于餐飲油煙中細顆粒脫除和有害氣體凈化研究領域，具體涉及一種零排放的油煙靜電耦合催化氧化凈化設備及方法。
背景技術：
中式不同烹飪體系的餐館的在營業期間的PM2.5瞬時排放質量濃度高達11mg/m3,數量濃度排放因子在1012-1014#/min，經過市場上的油煙凈化設備凈化后，其排放濃度仍然在100-600ug/m3。目前國家飲食行業排放標準(GB18483-2001)中，只對大中小型餐館的最高排放濃度和油煙凈化設備的去除效率做出規定，而沒有對排放顆粒物的數量濃度做出規定。一些地區已經開始重視油煙對環境的危害，例如上海、天津都已經制定了更為嚴格的地方標準控制油煙排放規定。
烹飪過程中產生的油煙由亞微米級顆粒物和氣態污染物組成，這些顆粒物的粒徑較小，通常在200nm以內，其數量占據總數量排放濃度的80％以上。目前油煙顆粒物的處理手段有機械脫除法、靜電法、洗滌法、吸附法、催化燃燒法以及不同方法結合技術，但這些技術對微米級的油煙顆粒脫除效率較高，而對細顆粒物的脫除效率效果不明顯，而這些難以脫除的細顆粒物對環境和人體的危害遠大于大顆粒物。另外，油煙中的氣態污染物含有多種致癌物質以及對人體的呼吸道也有很大的刺激，目前針對油煙的氣態污染物的方法有吸附、吸收、膜分離、低溫等離子體技術、催化燃燒、生物降解等手段，這些技術都存在一定的缺陷，如能耗較高、催化燃燒溫度過高、凈化煙氣量受限等。
技術實現要素：
針對上述現有技術的不足，本發明提供一種零排放的油煙靜電耦合催化氧化凈化設備及方法，能夠同時脫除煙氣中的細顆粒物和氣態污染物。
為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：
一種零排放的油煙靜電耦合催化氧化凈化裝置，包括外殼，外殼內腔設置熱管換熱器，所述熱管換熱器包括冷凝段和蒸發段，冷凝段和蒸發段之間設有擋板；所述擋板從外殼的側壁延伸至內腔；所述側壁上分別開有煙氣入口和煙氣出口，煙氣從煙氣入口進入外殼內腔，在外殼和擋板的包圍下全部流向冷凝段；冷凝段后設置過濾網；煙氣在外殼和擋板的包圍下，經冷凝段全部流向過濾網；過濾網后設有靜電噴霧區，所述靜電噴霧區設有荷電噴霧裝置，所述荷電噴霧裝置噴出帶電霧滴；所述蒸發段后設置催化劑層，煙氣經噴霧區流向催化劑層，然后流向蒸發段，最后從煙氣出口流出。
進一步的，所述油煙靜電耦合催化氧化凈化設備還包括加熱控制系統，所述加熱控制系統包括控制裝置、溫度傳感器、電加熱裝置；所述溫度傳感器、電加熱裝置設置于催化劑層內；所述溫度傳感器連接控制裝置，并將溫度信號傳輸給控制裝置；所述控制裝置連接電加熱裝置，控制裝置根據所接收的溫度信號控制電加熱裝置的工作。
進一步的，所述催化劑層為堇青石蜂窩陶瓷負載Fe(OH)3納米顆粒。
進一步的，所述荷電噴霧裝置為誘導式單液壓旋流錐型噴嘴。
進一步的，所述溫度傳感器的測量范圍為0-250℃。
進一步的，所述過濾網為HEPA過濾網，過濾材質為滌綸無紡布。
基于權利要求1-6任一所述裝置的油煙靜電耦合催化氧化凈化方法，包括以下步驟：
步驟(1)：煙氣通過熱管換熱器的冷凝段，使煙氣溫度上升，煙氣中的部分顆粒物由顆粒相轉變成氣相，煙氣中顆粒物的數量和粒徑初步降低；
步驟(2)：煙氣流經過濾網，煙氣中直徑0.3um以上的顆粒物被過濾網攔截，并吸附在過濾網上；
步驟(3)：煙氣通過靜電噴霧區，煙氣中直徑為0.01um-0.3um的顆粒物被帶電霧滴吸附凝并，便于收集；
步驟(4)：催化劑層通過電加熱裝置控制催化溫度，煙氣流經催化劑層后，其中的氣態污染物被完全氧化成二氧化碳和水；
步驟(5)：煙氣通過熱管換熱器的蒸發段，冷卻溫度，隨后從煙氣出口排出。
本發明的有益效果為：1、去除煙氣中0.3um以上粗顆粒效果明顯，對0.3um以下的細顆粒也有顯著的脫除效果；2、將吸附凈化、靜電捕集、催化燃燒以及回熱裝置相結合，具有結構簡單，催化溫度低，能耗低，材料更換周期長等特點；3、能夠將有害氣體污染物徹底轉換成無害氣體排放，對環境無污染。
附圖說明
圖1為本發明油煙凈化設備的結構示意圖；
圖中標號：1、外殼；2、熱管換熱器；3、過濾網；4、荷電噴霧裝置；5、擋水板；6、噴霧高壓供電系統；7、固定網；8、催化劑層；9、電加熱裝置；10、控制裝置；11A、電動水閥；11B、電動水閥；11C、電動水閥；12、擋板；13、水封；14、壓差傳感器；15、溫度傳感器；16、排水口；17、清洗噴頭。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行進一步的說明。
如圖1所示，一種零排放的油煙靜電耦合催化氧化凈化設備包括設備外殼1；外殼1內設置熱管換熱器2，熱管換熱器2包括冷凝段和蒸發段，冷凝段和蒸發段之間設有擋板12，擋板12從外殼1的側壁延伸至內腔；上述側壁上分別開有煙氣入口和煙氣出口；冷凝段后設置過濾網3，優選滌綸無紡布HEPA過濾網；過濾網3后為靜電霧化區，設有荷電噴霧裝置4；蒸發段后設置催化燃燒區，催化燃燒區包括固定網7、催化劑8、電加熱裝置9，；過濾網3后和催化燃燒區前都設有擋水板5；電動水閥11A與荷電噴霧裝置4連接；電動水閥11B、11C與清洗噴頭17連接；清洗廢水由水封13排至廢水收集區；控制裝置10與壓差傳感器14、溫度傳感器15、噴霧高壓供電系統6連接；清洗廢水和靜電廢水由排水口16排出。所述催化劑8優選Fe(OH)3納米顆粒負載在堇青石蜂窩陶瓷上；所述催化劑固定網7優選網孔尺寸為0.1um的不銹鋼網；所述的荷電噴霧裝置4優選誘導式單液壓旋流錐型噴嘴；所述水封13優選耐熱材質，所述的溫度傳感器15的測量范圍優選0-250℃；所述的壓力傳感器14的測量范圍優選0-200Pa。
使用上述裝置脫除油煙中細顆粒物和氣體污染物的方法，包括以下步驟：
煙氣進入裝置，通過入口段的熱管換熱器2的冷凝段，使煙氣溫度提升后，油煙中的部分顆粒物由顆粒相轉變成氣相，使得油煙中的顆粒物數量和粒徑初步降低，進一步經過初級過濾裝置過濾網3，直徑0.3um以上的顆粒物被攔截。隨后煙氣通過靜電噴霧區，直徑0.01um-0.3um的顆粒被帶電霧滴吸附凝并，受重力作用從噴霧區下方的廢水收集區排走。控制裝置10通過溫度傳感器15的反饋信號控制電加熱絲加熱維持催化劑層的溫度處于180-190℃，當煙氣經過催化劑層時，煙氣中的氣態污染物被完全氧化成二氧化碳和水。在煙氣排出段，通過熱管換熱器的蒸發段降低凈化后的煙氣溫度并提高煙氣進氣溫度。
在設備運行時段，控制裝置控制電動水閥11A處于開啟狀態，噴霧高壓供電系統6向荷電噴霧裝置4供電，使霧滴帶正電荷。電動水閥11B、11C處于關閉狀態。當設備停止運行時，控制裝置控制電動水閥11A處于關閉狀態噴霧高壓供電系統6停止向荷電噴霧裝置4供電。在設備運行時段內，當熱管換熱器2與HEPA過濾網3的壓降大于100Pa時，由控制器裝置10記錄，并在設備非運行時段控制電動水閥11B、11C開啟，對熱管換熱器2和HEPA過濾網3進行清洗。
以上是結合附圖1對本發明裝置做出的詳細實施說明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。