Газообразные топлива. 
Теплотехника. 
Том 2. Энергетическое использование теплоты

Горючие газы являются удобным топливом как для стационарных, так и транспортных тепловых установок и двигателей. К достоинствам газов как топлива следует отнести высокую теплоту сгорания большинства из них, отсутствие золы при сжигании, более экономичный, чем при твердом и жидком топливе, процесс горения, удобство его регулирования и возможность полной автоматизации, возможность транспортировки газов по трубопроводам на большие расстояния и др. Недостатки газов (токсичность, взрывоопасность и др.) при правильной эксплуатации трубопроводов и газоисиользующих установок с лихвой покрываются их преимуществами.

Природный газ — самое распространенное энергетическое и технологическое газообразное топливо. Малое содержание конденсатов в очищенном природном газе позволяет передавать его на очень большие расстояния. На месте добычи от газа отделяют конденсат, являющийся высококачественным моторным топливом и ценным сырьем для химической промышленности, механические примеси и влагу. При движении газа по трубопроводам его давление постепенно падает. Поэтому через определенные расстояния устанавливаются газоперекачивающие станции, повышающие давление газа.

Большим преимуществом газа является то, что он не требует подготовки к сжиганию: достаточно лишь снизить его давление.

Городские и промышленные системы газоснабжения подсоединяются к магистральным газопроводам через газораспределительные станции. Потребители газа присоединяются к сетям через газорегуляторные пункты и газорегуляторные установки, которые последовательно снижают давление газа до значений, обусловленных характером потребителя. Так, для бытовых потребителей избыточное давление газа в сети должно быть в пределах 1—5 кПа. В котельных, на коммунальных предприятиях и в цехах предприятий допускается применение газа с избыточным давлением до 0,3−0,6 МПа.

Газ является наиболее «чистым» топливом: продукты его сгорания практически не загрязняют окружающей среды.

В транспортных энергетических установках хранение природного газа возможно в двух видах: компримированном (сжатом) до высокого давления (20 МПа) для хранения в баллонах (КПГ) или сжиженном (СНГ), что требует специальной криогенной техники. В последнее время успешно реализуется перевод автомобилей на сжатый природный газ. Все более широко КПГ и СПГ применяются как топливо для тепловозов и на судах. Природный газ в качестве моторного топлива для ДВС используется в газодизельных и газовых двигателях. Это требует модернизации существующих двигателей, проектирования и производства новых.

Благодаря значительным запасам природный газ может рассматриваться как одно из наиболее перспективных альтернативных топлив для транспортных двигателей.

Кроме того, существенными преимуществами газа при использовании его в качестве моторного топлива являются:

• • экономия топлива газового двигателя. Этот наиболее важный показатель двигателя определяется октановым числом топлива и пределом воспламенения топливовоздушной смеси. Высокое октановое число позволяет повысить степень сжатия в газовых двигателях и увеличить их мощность;
• • экологическая безопасность газовых двигателей. При правильно отрегулированном газовом двигателе, в сравнении с дизельным, снижаются выбросы в атмосферу угарного газа — в 5—10 раз, оксидов азота — в 1,5—2,0 раза и углеводородов — в 2—3 раза [2];
• • повышенные износостойкость и моторесурс газового двигателя;
• • экономическая целесообразность применения.

Водород обладает неограниченными ресурсами, характеризуется наивысшей теплотой сгорания, что позволяет прогнозировать его роль как основу транспортной энергетики будущего. Водород является идеальным топливом в том смысле, что его добывают из воды и, сгорая, он образует воду. Он хорошо смешивается с воздухом и легко воспламеним. Проведенные испытания показали принципиальную возможность его использования как в карбюраторных, так и в дизельных двигателях. Однако существует ряд проблем, возникающих при применении водорода в качестве моторного топлива: они связаны с его хранением и использованием, в особенности в условиях транспортных энергетических установок.

Ядерное топливо

Ядерное топливо служит для получения энергии в ядерном реакторе. Эта энергия используется на атомных электрических станциях (АЭС) и на судах с ядерными энергетическими установками, где она превращается в тепловую энергию водяного пара или горячей воды, служащих основным рабочим телом.

Тепловая ценность ядерного топлива примерно в 2,5 млн раз выше, чем теплота сгорания органического топлива.

Естественным делящимся материалом является изотоп урана-235 (²³⁵U). Однако в природном уране его содержится всего 0,7% по массе. Поэтому в качестве топлива в ядерных реакторах используют распространенный в природе уран-238 (²³⁸U), обогащенный до урана-235.