能源加工與能源轉換既有聯系也有區別,兩者都是將能源投入加工轉換設備,經過一定的工藝流程生產出新的能源產品。能源加工往往是把一次能源加工成二次能源,一般只是能源物理形態的變化,如煤炭加工、天然氣加工、石油加工、生物燃料加工等(其轉換效率很高,一般都能達到90%以上)。能源轉換應該說僅指能量形式的轉化,如熱能轉化為機械能、機械能轉化為電能、電能又轉化為熱能、機械能等。常見的能源加工轉換形式如下:
洗煤是洗選加工的簡稱,是將原煤或毛煤通過篩分、破碎、洗選、脫水等工藝過程,清除雜質、矸石和降低灰分、硫、磷等成分而生產出各種能源產品。洗煤主要生產精煤和部分動力用煤。
煉焦是將不同牌號的煉焦洗精煤(土法煉焦用原煤)按生產工藝要求配合后,投入隔絕空氣的密閉煉焦爐內,經干餾(即高溫加熱)熔融分解,留在碳化室內的固體部分就是焦炭。從炭化室頂部逸出的氣體稱荒煤氣,經凈化處理可回收焦油、氨、粗苯等,再經脫硫脫氧可生產出焦爐煤氣。
煉油是將油井中開采出來的原油或人造原油,經煉油裝置加工生產出各種石油制品(如汽油、煤油、柴油、重油等)。煉油主要有蒸餾和裂化⒅址椒ā
制氣就是將原煤、洗精煤、焦炭和重油等投入到轉換設備生產出可燃氣體—煤氣,制氣方法包括:煉焦過程中產生焦爐煤氣、發生爐煤氣、加壓氣化煤氣和油煤氣等。
供熱是將燃料投入鍋爐經高溫加熱而生成的蒸汽和熱水。按供熱方式不同,有熱電站供熱和區域供熱兩種。
火力發電是將燃料投入電站鍋爐,產生過熱高壓蒸汽,推動汽輪機葉片轉子,再由葉片轉子帶動發電機轉子,于是產生電流。這種“化學能—熱能—機械能—電能”的能量轉換過程就是常規蒸汽發電過程。此外,還有燃氣輪機發電和磁流體發電。
能源轉換的幾種形式及其效率
能源轉換 全過程 |
轉換階段 |
(能源轉換) 輸入能源形式 |
(能源轉換) 輸出能源形式 |
目前達到的最佳效率 |
可能達到的最高效率 |
應用礦物燃料發電 |
1 |
煤或油的化學能 |
所產生蒸汽的熱能 |
85-95% |
100% |
2 |
蒸汽熱能 |
轉動透平的機械能 |
40-48% |
63% | |
3 |
轉動透平的機械能 |
電能 |
95-98% |
100% | |
總體 |
煤或油的化學能 |
電能 |
32-42% |
63% | |
水力發電 |
1 |
水落差產生機械能 |
轉動透平的機械能 |
85-90% |
100% |
2 |
a動透平的機械能 |
電能 |
95-98% |
100% | |
用礦物或化學燃料以燃料電池產生電能 |
1 |
燃料的化學能 |
電能 |
50 |
80-100% |
光電池(光生伏打)發電 |
1 |
太陽光輻射能 |
電 |
20% |
93% |
太陽能加熱 |
1 |
太陽光輻射能 |
約100℃的熱能 |
30-60% |
100% |
電阻加熱 |
1 |
電 |
任何溫度的熱能 |
100% |
100% |
氣體加熱 |
1 |
氣體的化學能 |
直到約100℃的熱能 |
80-85% |
100% |
燃料經由內燃機產生機械能(如汽車) |
1 |
燃料的化學能 |
燃燒氣體的熱能 |
95% |
100% |
2 |
燃燒氣體的熱能 |
發動機轉動部分的機械能 |
32-44% |
75-85% | |
光合成 |
1 |
太陽光輻射能 |
植物組織內的化學能 |
2-3% |
95% |