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[分享] 深度揭秘:厨房隐形大杀器 燃气灶“尾气”氮氧化物

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发表于 2016-5-9 10:58:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
时至今日,人们对厨房油烟的危害已经有一定了解,并且使用优质油烟机可以减轻油烟对人体的危害。相比油烟的有形,另一种无形的杀手——氮氧化物NOx,并未引起人们的注意。

  此有几问:

  为什么厨师大多都有腰酸背痛毛病?表面上好像是长时间站立造成的,其实是燃气灶产生的氮氧化物和一氧化碳超标的中毒表象!

  为什么很多妈妈、爱妻给家人做好美味饭菜后,自己却没胃口?是累的么?是油烟么?为什么即便不炒菜,只蒸、煮、煲也会这样?

  为什么“职业煮妇”很多慢慢变成黄脸婆,褐斑、脱发、视力下降、咽喉炎等各种问题出现?

  这些仅仅是吸入无形的燃气灶产生的氮氧化物气体中毒的个别表象!危害远远不止如此而已!

  什么是氮氧化物NOx?

  大部分人比较陌生,只知道上学化学课讲的一类物质,很多人早已淡忘,貌似遥远。而说起硝酸,硫酸危害的严重性大家相对比较熟知,比如酸雨、强酸腐蚀性等,别说人和动植物,钢筋铁骨在这类物质面前都太过脆弱,造成不可逆的化学性损伤。而硝酸就是氮氧化物生成的:氮氧化物和水结合生成硝酸!

  氮氧化物主要成分是一氧化氮NO、二氧化氮NO2。现在家庭多使用天然气或者液化气,因普通家用燃气灶燃烧基本特性的缺陷,燃烧过程中会产生一氧化氮NO、二氧化氮NO2、一氧化碳CO、燃烧半成品碳氢化合物自由基HC、炭黑粉尘等。这些不就是汽车尾气主要成分么?如今即使蓝天白云,汽车尾气在阳光作用下进一步生成二次污染物臭氧、甲醛醛类等,引起的光化学烟雾污染(著名的有洛杉矶光化学烟雾事件、伦敦烟雾事件)比PM2.5危害更大,更致命,已成为当下最主要空气污染源,目前臭氧浓度已成为各地空气质量检测主要指标。而燃气灶“尾气”就是家里的“汽车尾气”。


燃烧生成的一氧化氮NO再与空气中的氧气结合生成二氧化氮NO2,最终NO2占主要比例,两者合称氮氧化物NOx。其中一氧化碳(煤气)因时有发生煤气中毒事件,其中危害大家比较熟知,而实际上氮氧化物对人体的危害远超一氧化碳!

  氮氧化物NOx是怎么害人的?

  一氧化氮、二氧化氮通过吸入、表面接触、吸附几种方式与人体发生关系。

  氮氧化物气体直接及间接吸附于炭灰粉尘颗粒物的氮氧化物一同被吸入鼻腔、口腔、呼吸道、支气管、然后到肺部,被肺泡吸收,蔓延整个呼吸系统。

  其中一氧化氮进入人体后,一部分与肺部氧气结合转化为二氧化氮NO2,一部分进入血液。一氧化氮NO对血红蛋白的亲和力非常强,这一现象与CO中毒现象相似,但是NO与血色素的亲和力是一氧化碳CO的1400倍,是血液的30万倍,其毒性远高于煤气CO。一旦NO进入血液中,就从氧化血红蛋白中将氧驱赶出来,与血红蛋白牢固地结合在一起,从而使血液失去输送氧的功能,并进入人体各个部位。

  二氧化氮NO2与人体组织水分结合生成强腐蚀性的硝酸及亚硝酸,腐蚀组织细胞,使人体细胞蛋白质变性,脱落。吸入肺部,对肺粘膜产生强烈的刺激和腐蚀作用,可腐蚀毛细血管壁,增加毛细血管及肺泡壁的通透性,使大量血浆蛋白从血管中渗出,引起肺水肿。

  二氧化氮NO2生成的硝酸及亚硝酸亦与呼吸道的碱性分泌物相结合生成亚硝酸盐(致癌物质)及硝酸盐,通过肺部进入血液,进入全身血液循环系统,中途对心脏、大脑神经系统、肝脏、肾脏等人体重要器官造成损伤病变,最后经过尿液排出。

  二氧化氮NO2所到之处,损伤皆不可免!直至消耗完全!

  损伤部位首当其冲便是与氮氧化物直接接触的呼吸系统,眼睛,皮肤!

  氮氧化物对呼系统的损伤表现:口腔咽喉粘膜、鼻粘膜、支气管、肺泡等受损,引起口腔炎、咽喉炎、鼻炎、支气管炎、肺炎、肺水肿、肺部纤维化(肺硬化),直至肺癌!

  氮氧化物对老人、小孩、孕妇等呼吸系统脆弱群体危害更大:使老人呼吸不畅,心肺衰竭;使小孩发育迟缓,牙齿酸蚀症;通过孕妇血液影响胎儿发育。

  日常表现为咽部不适、鼻部不适、咯泡沫痰、紫绀、恶心、咳嗽、气胸、胸闷、胸痛等等,出现如此能有胃口吃饭么?

  氮氧化物对眼睛的损伤表现:损伤眼角膜,造成眼部干痒,眼睛红肿,视力模糊,这也是很多主妇、厨师视力下降受损的原因。

  氮氧化物对皮肤的损伤表现:氮氧化物直接接触皮肤,腐蚀皮肤表面细胞,皮肤肤色逐步表现为暗黄色。特别是当氮氧化物与炭黑灰尘吸附,深入皮肤毛孔,逐步增多,使毛孔逐渐变深粗大,出现褐斑!一个个早衰的黄脸婆由此诞生了!

  面对这种化学性皮肤损伤,高级奢侈化妆品也会说:放过我吧,这不是额的菜!

  氮氧化物的进一步损伤:当氮氧化物进入血液。

  当氮氧化物进入血液,造成形成酸性体质,会使血管变薄,引起心脑血管疾病!

  所谓“肾藏精,精生髓,髓化血”,可见血的根本也在于肾。而当混合了氮氧化物的血液进入人体肾脏,会对肾脏造成损伤,造成慢性肾炎、肾衰竭等。

  而当混合了氮氧化物的血液进入神经系统,会造成神经细胞损伤,慢性表现为神经衰弱综合征,急性的使人昏厥!

  由此可见氮氧化物,一旦进入人体,无孔不入,对人体的损伤之大,令人震惊!

  而比损伤更可怕的对这种长期的悄无声息的损伤一概不知!没有预防措施,直至损伤严重表现为病痛时也不知何种原因造成!科普教育甚为迫切!

  做个饭,危害如此之大,如何应对?

  别被油烟蒙蔽了眼睛,治标不治本!(油烟君表示背了不少黑锅),需要重新审视厨房健康危害源头!

  是谁产生了氮氧化物等有害气体及其同伙?——燃气灶!

  那么就需要研究这个不被人重视的烧饭的家伙,到底怎么了?

  小历史:

  最初大家是烧柴做饭,烟熏火燎,四处是灰,烧个锅,做个饭,脸都黑了!(80后及之前农村娃都应知道)

  后来大家觉得烧柴不好,改烧煤炭,每天换煤球,那煤气味浓的,经常发生要做饭时煤球炉还灭了!更不用说时不时听说发生煤气中毒事件!(90后小时候用煤球炉很普遍)

  再后来有了液化气和天然气,直到现在,人们普遍用大气式燃气灶,更方便了些,煤气味少了些,厨房表面上也清洁多了,可各种病痛貌似还多了!油烟成了全民公敌,于是乎油烟机也逐步成为标配,可还是没解决,直到现在大家继续追求油烟机的大吸力,理想将来有一天油烟真的能把油烟从锅里完全直接吸走,不会被人吸到。(00后,小时候普遍)

  可万万没想到:不炒菜同样会受伤,危害可能更大!为什么?使用普通大气式燃气灶蒸煮煲汤时,虽然没有炒菜油烟,但普通大气式燃气灶产生的氮氧化物、一氧化碳等有毒气体,全部释放到室内,开了油烟机可以抽走一部分,人吸一部分。没开油烟机,人就成了油烟机,吸的更过瘾!

  路人甲:蒸煮煲汤时间蛮久的,一般谁会一直开油烟机啊,费电不说,噪音挺烦的!

  路人乙:那怎么办,不行就不做饭了,都吃外卖,毒气让别人吸去!——好吧,只要你能一直放心的吃下去。

  路人丙:......!!!???

  路人丁:油烟机开着也只能吸一部分,关键是燃气灶这个排放源头要控制好!!

  排放源头找到了,怎么解决?

  目前普遍使用的是燃气灶学名叫做大气式燃气灶,为便于理解,与之对立的另一种叫做完全预混式燃气灶。

  预混:燃料与空气在点火燃烧前先进行混合,混合的程度分完全预混与不完全预混。

  完全预混就是过剩空气系数α≥1,空气足够满足燃料燃烧所需。

  不完全预混对应过剩空气系数α<1,一次空气不足,燃料如果要充分燃烧,需要点火后与灶头上方的空气再次补充,此时剩空气系数局部α远大于1(无法精确控制,是不是有点太随意),而大气式燃气灶就是这种不完全预混。

  然后就需要研究燃气的燃烧特性了!

  先看燃料:家用燃气主要为天然气和液化石油气,天然气主要成分为碳氢化合物甲烷CH4,液化气主要成分为碳氢化合物丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等。

  

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 楼主| 发表于 2016-5-9 11:03:32 | 显示全部楼层
再看有三种基本燃烧方式:

  第一种理想状态:一份燃料对应一份空气,燃料和空气都不多不少(此时过剩空气系数α=1),燃烧完全充分,这时燃气碳氢化合物充分燃烧后生成二氧化碳CO2及水,无毒。

  第二种缺氧状态:一份燃料对应不足一份空气,造成供氧不足(此时过剩空气系数α<1),而燃气碳氢化合物与氧气若没有充分燃烧则会产生一氧化碳、炭黑灰尘及碳氢化合物自由基HC等燃烧半成品。低温火焰中的碳氢化合物自由基HC与空气中继续反应生成一氧化氮NO(低温快速型,当0.7≤α<1时,NO生成最多,普通燃气灶预混α<1);

  第三种过氧状态:一份燃料对应超过一份空气,空气过量(此时过剩空气系数α>1),此时燃气碳氢化合物与空气完全充分燃烧,生成二氧化碳及水,只是热量被多余的空气带走造成浪费不说,随着温度上升,特别是当温度超过1500℃时,空气中的氮气和氧气反应会产生氮氧化物NOx(高温温度型),这种反应会迅速增加。

  另外还有燃料燃烧时间的因素,即同一份燃料燃烧完成所需的时间,同等条件下,时间越短,氮氧化物生成的越少,时间越长,氮氧化物生成的越多。燃烧速度与燃料与空气的混合均匀程度、混合比例及燃烧温度正相关,混合越均匀、比例越合适、温度越高,燃烧就越快。其他条件不变,温度增加10℃,燃烧速度增加2~4倍!如果火焰温度太低,燃料还没来得及完全燃烧反应就飘散了,一氧化碳、炭黑灰尘及碳氢化合物自由基HC等燃烧半成品,及生成快速性氮氧化物NOx也随之飘散。

  温度很重要,那怎么判断火焰温度高低呢?

  一是关于火焰本身的温度表现。火焰温度:无焰燃烧(1100℃左右)>蓝色火焰(700℃左右)>黄色火焰(500℃左右),可见黄色火焰温度最低,是燃烧最不充分、浪费能源的表现,也是大量有害气体生成的表现!其次是蓝色火焰,最好的是无焰燃烧。


二是看火焰是否被迫降温。普通大气式燃气灶火焰高出炉头,火焰与锅接触,锅被加热,才可做熟饭菜。锅的温度远低于火焰(蓝色火焰700℃左右,黄色火焰500℃左右),火焰接触锅的瞬间,被锅冷却,火焰尾部温度大幅降低,意味着部分燃料未来得及完全反应就飘走了,于是乎,表现为炭黑灰尘把锅熏黑了,无形的一氧化碳、碳氢化合物自由基HC等燃烧半成品及生成快速性氮氧化物NOx排放出来。

  还有一种,因为燃烧不均,火焰飘逸,普通燃气灶火焰中有的地方缺氧(如接触锅底处),另外有些地方过氧,火焰的尾后部区域高温,产生温度型氮氧化物NOx。

  根据以上的燃料燃烧化学特性分析,可得出结论:

  要燃烧充分(净燃):需要过剩空气系数α≥1、混合要均匀、燃烧速度快,燃烧温度不能低、火焰不能与锅接触!否则一氧化碳、炭黑灰尘、碳氢化合物自由基HC等燃烧半成品及生成快速性氮氧化物NOx就会不可避免的肆虐!但剩空气系数α又不能太高,否则就过氧状态,生成温度型氮氧化物。一氧化碳与氮氧化物的生成条件就这么打架了,普通燃气灶因基本的结构特点缺陷,顾此失彼,难免一个更高,不得已的结果只能寻求一个平衡。

  “这样的话除非不做饭了,普通燃气灶都有火苗啊,火焰怎么可能不与锅接触呢?!”

  普通燃气灶(大气式)的基本结构特性与燃烧化学特性的先天不足,加上不管是直火、旋火、喷火,火焰必须要接触锅底才能加热,而这就注定了燃料燃烧不充分,氮氧化物、一氧化碳等各种有害气体肆虐,火越大排放的越多,这是无法避免的矛盾。(如同汽车尾气,汽车尾气排放主要成分就是这些!蓝天白云貌似空气新鲜,但尾气引起光化学烟雾污染,产生臭氧、甲醛等醛类,危害比PM2.5还大,更为致命,已成为大气污染主要污染物。而在厨房,这就是燃气灶的尾气!)

  中国人喜欢爆炒,喜欢火大的灶,火越大燃气灶“尾气”排放越多,但普通燃气灶危害这么大,该怎么办呢?

  首先解决就是火焰不与锅接触也能加热!

  那怎么加热的呢?这就是没有火焰的完全预混式无焰催化燃烧红外线光波燃气灶!

  晒太阳暖洋洋,这是因为太阳光中的红外线自然光波,这是一种不可见光,具有热效应,晒太阳吸收的热量就是因此而来。自然的最舒服,红外线具有保健作用,晒太阳促进血液循环,所以人们喜欢沙滩日光浴。

高于绝对零度(-273.15℃)的物质都可以产生红外线,宇宙中任何物质温度都高于绝对零度,即使地球上最冷的南极寒冰也会产生红外线,只是红外线的强度很低。用红外线夜视仪观察敌情,即是利用人体温度与周边环境温度差异,造成人体发射的红外线强度与周边环境发射的强度差异,进而利用红外线成像仪器进行分辨。假若狙击手身上披着温度与周边环境一致的密封装备,藏匿在起来,红外线夜视仪也就无从分辨了!
注:根据国家标准《GB 1 6410-2007 家用燃气灶具》,中国质量认证中心中国质量认证中心《CQC61-4482 11-2015中国节能环保认证规则》,该标准试验初始条件为空气中的NOx及CO的含量不高于20ppm。

  经过二十多年的潜心研发(广州市红日燃具,863计划企业,博士后工作站),此红外线燃气灶关键核心技术,“高红外发射率多孔陶瓷节能燃烧器技术”,入选了2016年1月6日国家发改委(2015年32号公告)公布的中国“十大最佳节能技术”,全国各行业共有十项技术入选该清单,家电行业共有两家(红日燃具及格力电器),厨电行业仅此一项!


红外线的发射强度与物质的温度正相关,温度越高发出的红外线强度越大,所释放的能量以红外线光波的形式发射出去的所占比例越高。太阳表面温度高达6000℃,所产生的红外线强度经过漫长的距离,穿过大气层照射到地球表面,仍会产生大量的热量。如果阴雨天气,红外线被厚厚云层挡住吸收,加热了云层,地面热量就少了,所以地面温度和晴天差异很大!

  那么燃气灶如何利用红外线光波加热呢?这就是要先加热灶具炉头至高温,热能转化为光能,让炉头发出红外线光波照射到锅底,锅就被加热了!

  这个转化过程分为三步:完全预混、无焰催化燃烧、热波转换

  示意图如下:

红外线燃气灶炉头采用堇(jǐn)青石、莫来石制作的多孔陶瓷板,表面涂有稀土催化层,是一种耐高温、耐腐蚀、可靠性高的燃气灶炉头。核心的秘密就是在这个陶瓷板。燃气经过完全预混(精确控制过剩空气系数1.03<α<1.06),在陶瓷板表面及内孔完全燃烧,把燃烧热量传递给陶瓷板,使陶瓷板高温至1100℃,进而把90%以上的热能转化为红外线光能,照射到锅底进行加热,无需火焰接触。

  多孔蜂窝陶瓷板,极大的增大了燃烧面积,混合均匀的燃气被锁定在陶瓷板内,陶瓷板温度大大高于普通燃气灶火焰温度(蓝火约700℃,黄火约500℃)。完全预混、混合均匀、接触面积大,燃烧温度高,使燃烧十分充分、快速。陶瓷板表面稀土催化涂层不仅使热能90%转化为红外线光波,而且能大大抑制氮氧化物的生成!综合结果就是燃烧加热十分充分快速,有效能效可达75%以上,较普通燃气灶节能40%以上,一氧化碳、炭黑灰尘、碳氢化合物自由基HC等燃烧半成品及氮氧化物NOx等有害排放极大幅度降低。

  目前在国内陕西、河北、河南、山西、新疆、内蒙、四川、东北等地红日红外线燃气灶已经大规模推广使用,也已出口多个国家,引起广泛好评。

  “净燃”会“消毒”的红外线光波燃气灶,使来自太阳光转化的燃料能源最终仍以自然光波的形式利用,兼具健康环保及经济性,是消灭厨房隐形杀手燃气灶“尾气”氮氧化物NOx及一氧化碳CO的有效工具,是人类饮食炊具历史上具有里程碑意义的节能环保高科技革命性技术产品,是关乎每个家庭成员自身健康安全的公益产品,不仅获得国家层面的权威认可与政策推广扶持,更值得公众关注与使用,尽早认识淘汰对健康危害大的灶具必要性与紧迫性。
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