在VOCs治理（RTO、RCO、CO）过程中，热量是必不可少的，在其整个工艺过程中，有是放热（产生热量）及吸热（消耗热量），补热也就成为了维持或提高工艺过程所需的温度而采取的措施。下面是一些常见的补热方法：
1、直接蒸汽加热：
通过将蒸汽引入到需要加热的物料中来传递热量。
2、间接换热器：
通过在两种不同流体之间设置一个隔板或者使用管壳式、板式等类型的换热器进行热量交换。一种流体（如热水、热油或蒸汽）将热量传递给另一种流体。
3、电加热：
使用电阻丝或其他形式的电加热元件对物料进行加热。
4、燃烧加热：
利用燃料（如天然气、液化石油气、柴油）在炉内燃烧产生的热量对工艺物料进行加热。这种方式可以提供大量的热量，并广泛应用于各种工业装置。
5、废热回收利用：
对于一些工艺过程中的废热，可以通过热交换器进行回收，然后用于其他工艺过程的补热。
目前在废气治理过程中，主要还是以换热器、电加热以及燃料加热为主，本次我们单独就燃料加热做一个小知识分享。
我们先对燃料做一个小总结，燃料，指的是能与氧发生激烈的氧化反应，放出大量的热量，并且在经济上合理的一种物质。可以分为固体、液体和气体燃料。固体燃料大部分就是煤和焦炭，液体燃料如汽油、煤油、柴油、重油和渣油，气体燃料则包括天然气、石油气、瓦斯气、裂解气等。
各种燃料的可燃成分虽然不同，但是基本都是由碳、氢、硫、一氧化碳及碳氢化合物等所组成的，因此会产生NOx、SOx、炭黑烟尘等污染物，本次我们探究下气体燃料燃烧的问题。
气体燃料是由单一的气体混合组成，主要成分为甲烷、氢、一氧化碳等，另外还含有不燃烧的其他气体成分，如二氧化碳、氮气、水蒸气、氧等，通常其他的气体成分占比越高，燃料的热值也越低。通常热值高的燃料受含氧量的影响也较为明显，常见的气体燃料如下：
1、天然气
由地下开采的可燃气体，主要为甲烷，还有少量的乙烷、丙烷等以及硫化氢，不可燃气体占比很少，密度比空气小，燃烧所需的空气量较大，约9～14m3/ m3，天然气的热值随着成分占比的不同，也有较大差异，高热值天然气有42MJ/ m3，低热值的有33 MJ/ m3。
2、沼气
由人畜粪便、垃圾、有机废物等经过厌氧发酵，得到的气体。主要成分为甲烷，还含有少量的一氧化碳、氢气、硫化氢等，沼气的热值在20.8～23.6 MJ/ m3。
3、裂解气
即油料或某些烷烃在高温下进行裂解所得到的气体。主要成分为乙烯、丙烯、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、丁烯等，通常作为增热成分和尾气燃料。其热值根据组分配比不同也有不同。
燃料燃烧的设计计算
燃烧计算中，一般只考虑空气中的氧、氮和水蒸气。空气中氧占21%，氮占79%（按体积），水蒸气含量按相应温度的饱和蒸汽含量计算，常温常压下可以取0.01293kg/ m3，假设燃烧为完全燃烧，则：
12kg碳燃烧需要氧气22.4 m3，又因为1kg燃料中含碳量为C/100kg，其燃烧所需的氧气量为：
氢气、一氧化碳、硫化氢以及其他碳氢化合物可以此类推，则可得出每立方米燃料燃烧所需的空气量为：
同时水蒸汽的容积为：
那么，实际湿空气的需求量为：
式中α值可取1.1，g为每立方米干空气含水量。
燃烧产生的热量及温度则可以使用热平衡方程计算，即燃料的燃烧热+空气的物理热+燃料的物理热=燃烧产物的物理热+传递给周围物体的热量+不完全燃烧热损失+高温热解离消耗的热量。一般假设绝热燃烧，式中后面三项均不考虑。在热量收入与支出相等时，会达到一个相对稳定的燃烧温度，理论的燃烧温度是可以根据燃料的性质和燃烧条件进行计算的。
青岛西子环保研究院有限公司
二零二三年 十二月
