热能储存系统和方法与流程

本发明涉及热能储存。

背景技术：

背景描述包括可有助于理解本发明的信息。这并不是承认本申请提供的任何信息是现有技术或与当前要求保护的发明相关，或者明确或隐式地引用的任何专利公开是现有技术。

热能储存允许数小时，数天或数月之后在各个工序。建筑物、多用户建筑物、地区、城镇或区域中储存和使用多余的热能。当前的许多技术通过使用“脏的”工作流体向热能储存介质传递热量或传递来自热能储存介质的热量。脏的工作流体的一个例子是具有腐蚀性和结垢性的热加压水。如果脏的流体直接用于例如硫储热系统中，则将导致内部传热表面结垢，产生污垢或被腐蚀。由于这种系统中与脏的工作流体直接接触的材料和组件浸没在熔融硫中，因此需要采取特殊措施来进行修复或修理。

如us5239839，us4643212和us20090211726中示例的那样，此前就抑制或防止由脏的工作流体所引起的腐蚀所作出的努力主要集中在将热能储存介质封装在管或胶囊内，然后实施耐腐蚀的腐蚀抑制剂或涂层，从而可以使用脏的工作流体。但是由于这样的系统经历了热循环，因此在例如金属和那些金属上的耐腐蚀涂层之间具有不同的膨胀系数会大大降低涂层的耐久性。涉及将热储存介质封装在管或胶囊内的解决方案产生的储存成本较高，并且文献中的热储存介质通常是熔融盐相变材料或固态储存介质，其由于传到主导过程而表现出较慢的排放率。以这种方式配置的系统必须将储存介质封装在较小的几何形状中，以增加单位体积的表面积，这会增加成本和泵送功率，以使传热流体流经储存系统。

已经发现，通过使用不会结垢或腐蚀基于硫的热能储存系统的内部传热表面的传热流体，可以大大减少与储热有关的所需维护问题。脏的流体仍可以使用，但是本领域其他人员没有考虑到具有以下性能的系统，这些系统通过使脏的工作流体不进入热能储存系统的最为复杂的那些组件中来提高系统的可修复性并延长其使用寿命。这可以通过创建一种系统来实现，由此脏的工作流体可以将热量传递到传热流体或传递来自传热流体的热量，其中传热流体又可以将热量传递到热能储存介质和传递来自热能储存介质(例如，熔融硫)。

本申请中讨论的这些和所有其他外部材料通过引用整体并入本文。当在并入的参考文献中术语的定义或使用与本申请中提供的该术语的定义不一致或相反时，本申请中提供的该术语的定义适用，而参考文献中该术语的定义则不适用。

尚未意识到，系统可以设计成储存热能，由此通过使用作为热能储存介质(例如，熔融硫)和可能会腐蚀的工作流体之间的中间介质的传热流体，可以大大降低修复和维护要求。

技术实现要素：

本发明提供了涉及热能储存的装置、系统和方法。

本发明主题的一方面，设想了一种热能储存系统。所述系统包括：一热能储存罐，配置成容纳热能储存介质；以及多个管，设置在所述热能储存罐内，其中所述多个管配置成容纳传热流体并且促进所述热能储存介质和所述传热流体之间的传热；一热交换器，与所述多个管联接，其中所述热交换器配置成促进所述传热流体与工作流体之间的传热；以及一泵，配置成使所述传热流体在所述热交换器和所述多个管之间移动。

在一些实施例中，所述热能储存介质包括熔融硫。所述传热流体可包含导热油，并且被认为是非腐蚀性或腐蚀性是最小的。在一些实施例中，所述工作流体接触所述热交换器而不接触系统的任何其他部分，从而防止腐蚀系统中更难修复的部分。所述传热流体在所述工作流体和所述热能储存介质之间输送热量(例如，将热量从所述工作流体输送到所述热能储存介质或将热量从所述热能储存介质输送到所述工作流体，这具体取决于所述系统使处于填充配置还是处于排放配置)。

一些实施例的特征在于第二热交换器，该第二热交换器配置成促进从所述传热流体到冷的工作流体的热传递(例如，处排放配置中)。一些实施例还可包括位于所述热能储存罐和所述热交换器之间的辅助燃烧器，该辅助燃烧器配置成当所述传热流体在所述热能储存罐和所述热交换器之间移动时向所述传热流体添加热量(例如，处于排放配置中)。

一些实施例还包括第二热交换器以及两组阀，其中所述两组阀配置成将系统从填充配置改为排放配置，当系统处于填充配置时，热量从所述工作流体传递到所述传流流体，然后传递到所述热能储能介质，然而当系统处于排放配置时，热量从所述热能储存介质传递到所述传热流体，然后传递到第二工作流体。

本发明主题的另一方面，设想了一种储存热能的方法。该方法包括以下步骤：通过热交换器泵送工作流体；以及通过所述热交换器泵送传热流体；将所述传热流体泵入设置在所述热能储存罐内的多个管中，其中所述热能储存罐包含热能储存介质(例如，熔融硫或熔融硫混合物)，并且在所述传热流体和所述热能储存介质之间传热；以及将所述传热流体泵送回所述热交换器。

在一些实施例中，热量在所述热交换器中从所述工作流体传递到所述传热流体，并且热量从所述传热流体传递到所述热能储存罐中的所述热能储存介质(例如，在将热量添加到所述热能储存介质的填充配置)。在一些实施例中，热量在所述热交换器中从所述传热流体传递到所述工作流体，并且热量从所述热能储存介质传递到所述热能储存罐中的传热流体(例如，在排放配置中，热量从所述热能储存介质中移除)。在一些实施例中，所述传热流体是导热油。优选地是非腐蚀性或腐蚀性最小的流体。

应当理解，所公开的主题提供了许多有利的技术效果，包括配置为通过使腐蚀性流体与热能储存罐中那些很难修复的部件隔开来尽可能减少昂贵的维修成本的系统。

根据优选实施例的具体描述，以及通过参考附图，本发明的主题的不同目的、特征、方面和优点将变得更加显而易见，其中附图中相同的附图标记表示相同的组件。

附图说明

图1是热能储存系统的示意图，该热能储存系统具有处于填充配置的两个热交换器和两个泵。

图2是处于排放配置的图1所示实施例的示意图。

图3是热能储存系统的示意图，该热能储存系统具有处于填充配置的一个热交换器和一个泵。

图4是图3中处于排放配置的实施例的示意图。

图5是热能储存系统的示意图，该热能储存系统具有处于填充配置的一个热交换器和双向泵。

图6为图5中处于排放配置的实施例的示意图。

图7是热能储存系统的另一实施例的示意图，该热能储存系统具有处于填充配置的一个热交换器和双向泵。

图8为图7中处于排放配置的实施例的示意图。

图9是以蒸汽发生器作为热源的热能储存系统的实施例的示意图。

图10是以蒸汽发生器作为热源的热能储存系统的另一实施例的示意图。

图11是使用至少两种不同的传热流体的热能储存系统的示意图。

具体实施方式

以下讨论提供了本发明主题的许多示例实施例。尽管每个实施例代表发明元素的单个组合，但是也可认为发明主题包括所公开元素的所有可能的组合。因此，如果一个实施例包括元素a、b和c，而第二实施例包括元素b和d，那么即使没有明确地说明，也认为本发明的主题包括a，b，c和d的其他剩余组合。

如本申请的说明书和随后的权利要求中所使用的，除非上下文另有明确规定，否则“一”，“一个”和“该”的含义包括复数指代。此外，如在本申请的描述中所使用的，除非上下文另有明确规定，否则“在…中”含有包括“在…内”和“在…上”。

如本文所用，并且除非上下文另有明确规定，否则术语“连接到”旨在包括直接连接(其中两个彼此连接的元件彼此接触)和间接连接(其中至少一个另外的元件位于两个元件之间)。因此，术语“连接到”和“与…连接”同义使用。

在一些实施例中，用于描述和要求保护本发明的某些实施例的表示成分的数量，诸如浓度、反应条件等性质的数字应理解为在某些情况下由术语“约”修饰。因此，在一些实施例中，在书面描述和所附权利要求书中阐述的数字参数是近似值，其可以根据特定实施例试图获得的期望特性而变化。在一些实施例中，应该根据报告的有效数字的数目并通过应用普通的舍入技术来解释数字参数。尽管说明本发明的一些实施例的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体示例中列出的数值应以尽可能精确地方式报告。在本发明的一些实施例中呈现的数值可能包含某些误差，这些误差必定是由它们各自的测试测量中的标准偏差导致的。而且，除非上下文指示相反的情况，否则本申请中阐述的所有范围应解释为包括其端点，并且开放式范围应解释为仅包括商业上可行的值。同样，除非上下文指示相反的情况，否则所有值列表都应视为包括中间值。

本发明主题的系统设计为使用硫或基于硫的混合物(为简洁起见，在本申请中，纯硫和硫混合物均称为“硫”)来储存热能。通常，热量由“脏”的工作流体携带或储存，“脏”的工作流体例如含有腐蚀和结垢特性的热加压水，其中术语“脏”用于表示工作流体的这些不良特性。如果在硫储热系统中使用了脏的工作流体，则与脏的工作流体接触的内部传热表面会被弄脏，结垢或腐蚀。此外，由于这些表面通常浸没在熔融硫中，因此修复极其困难。因此，使用传热流体是有利的，传热流体不会使热能储存罐内的内部传热表面生垢或腐蚀，从而减少这种系统中维护问题的发生。已经发现，使用外部热交换器来处理脏的工作流体可以完全使结垢和腐蚀以及相关的维护问题外在化，从而解决了本发明主题系统中的维护问题。

外部热交换器通过以下方式来解决硫热储存内的结垢和腐蚀问题，即将结垢和腐蚀问题转移到很容易进入的外部部件中。这也意味着在已将现成的热交换器可用于已将这些问题改造到设计中的情况中。由此不再需要对硫储热进行精心设计，以解决结垢和腐蚀问题。

因此，本发明主题的系统包括子系统，实施子系统以减少—以及在某些情况下消除--由于使用脏的工作流体引起的难以维修的损坏的发生。本发明主题的系统配置成以至少三种不同的材料操作，这三种不同的材料为硫、传热流体和工作流体。硫(例如熔融硫)包含在热能储存罐中，传热流体在热能储存罐和一个或多个外部热交换器之间通过，工作流体移动通过一个或多个热交换器以吸收传热流体中的热量。

利用这种配置，本发明主题的系统可以以两种不同的模式操作：填充和排放。如图1所示，在填充状态下，传热流体将热量带入热能储存罐。在排放期间，传热流体将热量从热能储存罐中带出(例如，当传热流体进入热能储存罐时，其温度至少比该罐内的熔融硫的温度低)。无论如何，将传热流体泵入热能储存罐中，以促进热量从硫传递到传热流体(反之亦然)，以及外部(例如，在热能储存罐外部)热交换器使传热流体循环，以允许热量从传热流体传递到工作流体(反之亦然)。工作流体用作储存的热量的源。

为了防止污染硫和与硫反应，将传热流体容纳在管或一些其他基于金属或金属的结构中，以防止传热流体与包含在热能储存罐102中的硫混合。因此，在填充状态下，将热的传热流体泵入热储存罐102，而在排放状态下，冷的传热流体泵入热能储存罐102。工作流体用作储存的热量的源。

图1示出了处于填充状态的热能储存系统100的实施例。图1中所示的热能储存系统100包括热能储存罐102，两个热交换器104和106，两组阀108和110，穿过热能储存罐102延伸的一系列管112以及可选的辅助燃烧器120。

热交换器102和104设计成在传热流体和工作流体之间传递热量，其中，传热流体设计成将热量移动到热能储存罐102或移动来自热能储存罐102的热量。在一些实施例中，传热流体是导热油。导热油在系统的该部分中是有用的，因为它不会使容纳在热能储存罐102中的管内引起腐蚀或其他破坏性降解，特别是与在热能储存罐102中使用脏水相比时，导热油是有用的。导热油仅仅是可以在系统100的该部分中使用的传热流体的一个示例。可以代替导热油使用的其他流体应该具有相似的材料特性。

理想的传热流体应该具有一些性质，可使系统100维护成本低，而不需要使热能储存罐102或其内部管118由例如耐腐蚀的昂贵的合金制成，或由需要不断或经常对传热表面清洁的材料制成。还可以设想，传热流体可以是相变(例如，液体-蒸汽)流体。在本文中，术语“流体”是指液体和气体。

理想的传热流体应该是无腐蚀性，无毒的，并且流动点较低(例如，小于200°f，210°f，220°f，230°f，240°f，250°f，260°f，270°f或280°f，其中液体的流动点是温度，低于此温度液体将失去其流动特性)，即使在低温下也可以流动。良好的传热性能，例如高比热(>2-2.5kj/kg-k)是理想的。传热流体在20°f至700°f的工作温度范围内应具有良好的热稳定性(例如，在正常使用期间不会分解或降解的流体)。单相传热流体应具有高沸点/闪点/着火点(低蒸气压)，以在非加压密闭系统中安全运行。设想的高沸点为450-700°f，设想的闪点为240-700°f，高着火点为240-700°f。

热交换器102和104促进工作流体和传热流体之间的传热。热交换器102和104位于热能储存罐102的外部，因为它们设计成与脏的或腐蚀性的工作流体接触，并且外部位置有利于热交换器的维护和低成本更换。通过将脏的工作流体隔离到较小的，易于更换的组件(如热交换器)中，整个系统100的维护变得更加容易。

尽管图1和图2(以及本申请中的其他附图)示出了每个系统中的每个组件相对于其他组件处于特定位置，但是可以设想，在不脱离本发明主题的情况下，其他配置也是可能的。例如，在任何实施例中，泵都可以放置在热交换器的任一侧，从而可以推动或拉动传热流体通过热交换器。

为了在本发明主题的系统内起作用，热交换器应当由能够承受高温(例如，在400°f至2000°f之间；优选地在700°f至1000°f之间或在700°f至1500°f之间)并能承受热冲击(例如，当热梯度导致物体的不同部分膨胀不同的量时，会发生热冲击)的材料制成。可以使用市售的板式热交换器或管壳式热交换器。大于0.7的热交换器效率(热交换器效率是实际传热率与最大可能传热率之比)是理想的，并且可以通过例如实施逆流热交换器来实现。需要使用具有防污涂层的材料制成的热交换器，以尽量减少工作流体(例如，脏水)引起的结垢现象。

实施两组阀108和110以促进将热能储存系统100从填充状态(如图1所示)重新配置为排放状态(如图2所示)。下面描述了关于填充和排放的细节。

当系统100处于填充配置时，阀108和110配置成使得传热流体根据实线箭头移动通过系统，其中传热流体在左侧流过热交换器104，然后流过管贯穿热能储存罐102的管118。在热交换器中，传热流体被工作流体加热，然后位于热能储罐102中，传热流体将热量传递到硫中。这会给系统增加热量，从而用热能“填充”硫。在填充状态下，传热流体不流过系统的右侧，并且当系统正在填充时，该泵116停用工作。

当泵112处于填充配置时，泵112激励传热流体移动通过系统，而当泵处于排放配置时，泵116激励传热流体移动通过系统。由于传热流体的材料特性(例如，粘度)，在本发明主题的系统中实施的泵应满足几个规格。在一些实施例中，可以实现罐装或磁耦合泵。可以根据特定系统的需求将泵的大小调整为适合所需容量。需要能够处理高温流体(例如，当泵由铸铁或低碳铸钢制成时高达700-800f)的离心或旋转正排量泵。

在一些实施例中，第一传热流体可用于填充，而第二传热流体用于排放。这可以通过为每种传热流体包括单独的循环系统以使它们保持分离来实现，或者通过在填充和排放之间切换时从系统中排出一种传热流体并用另一种换热流体进行替换来实现。

图1和图2还示出了可选的辅助燃烧器120。尽管没有在每个可能的示意图中示出，但是可以在本发明主题的任何实施例中实现辅助热源-图1和图2中所示的辅助热源120应视为在任何其他实施例中如何实现这种热源的示例性说明。辅助燃烧器120用于在其离开热能储存罐102之后向传热流体添加额外的热量，从而使传热流体可以通过热交换器106将更多的热量传递给工作流体。辅助热源可通过燃烧燃料或实施电加热器来添加热量。尽管示出了辅助燃烧器120在部件阀108和热交换器106之间，但是可以想到，辅助燃烧器可以设在热交换器104和阀108之间，而不背离本发明的主题。因此，由于每个实施例都能够被配置成既可以填充又可以排放，因此可以在沿着闭路传热流体路径的任何位置以及在本申请中描述的任何实施例中实施辅助燃烧器，以辅助填充或排放。

管118(其中传热流体通过管118在热能储存罐中流动)配置成使热能储存罐102内的热传递最大化，同时使难以维护的问题(例如，腐蚀或其他需要更换的问题)的可能性最小化。在一些实施例中，用于本发明的主题的填充系统的管位于热能储存罐的底部附近，并且用于本发明的主题的排放系统的管位于热能储存罐的顶部附近。位于热能储存罐底部附近的管可以位于热能储存罐内的中线下方，质线中心以下，或者以其他方式放置，以便将它们放置在热能储存罐内，使得沉入热能储存罐底部的较冷的热能储存介质可以优先通过位于罐底部附近的管子进行加热。例如，图7和图8示出了一种配置，其中一组管布置在热能储存罐的下半部中，而另一组管布置在热能储存罐的上半部中。在一些实施例中，下半部分的管是填充管，而上半部分的管是排放管，在其他实施例中反之亦然。

设想布置在热能储存罐内的管可被配置成包括线圈或其他物理特征和构造，以促进热传递流体与热能储存介质之间的更有效的热传递。例如，在一些实施例中，管可以在垂直定向的热能储存罐中垂直地运行，并且传热流体可以从下到上或从上到下穿过热能储存罐，这取决于系统是在填充还是在排放。由于较热的热能储存介质(例如，熔融硫或熔融硫混合物)将上升到热能储存罐的顶部，因此排放系统可以从下到上通过热能储存罐泵送传热流体，使传热流体最后吸收最热的热能储存介质中的热量，并在最热的温度下离开热能储存罐。对于填充配置而言，情况恰恰相反：传热流体将自上而下泵入热能储存罐。使热的传热流体自下而上流动并不总是人们所希望的，在某些实施例中，这将会由于流动扰动对温跃层造成不利影响，而所述的流动扰动是由于传热流体中出现不期望的局部自然对流所引起的。尽管本申请中的管经常为复数形式，但是可以设想，在图中所示的任何一个实施例中都可以实现单个管，使得单个管看起来像是多个管，这主要靠以下方式来实现，即，通过这单个管被缠绕或以其他方式构造了多少次，使得单个管仅从一侧到另一侧直接通过热能储存罐。

本发明主题的热能储存罐可以以多种方式构造。因为包含在热能储存罐中的较热的热能储存介质上升到顶部，所以将热能储存罐构造成可使传热流体通过罐内管垂直泵送而不是跨越罐水平泵送是有利的。还可以想到许多热能储存罐构造，包括其中罐的高度比宽度大的构造(例如，垂直定向)。在一些实施例中，在填充配置中，传热流体可以自下至上被泵送通过热能储存罐。以相同的方式，在排放示例中，冷的传热流体可自下至上泵送通过热能储存罐。在这些方向上泵送传热流体进行填充和排放可以提高效率。本申请中的所有附图均将具有热能储存罐的内部管道描绘为水平定向，但是可以想到，在不脱离本发明主体的情况下，这些实施例中的任何一个都可以通过简单地将任一方向上的管子旋转90度而使传热流体管道垂直定向。

在以填充状态操作的本发明主题的系统的示例中，外部热交换器使用热的加压水作为工作流体，并且该热的加压水在外部热交换器中与冷的传热流体进行热交换。传热流体被加热后，使加热的传热流体循环通过热能储存罐以将热能储存在容纳在热能储存罐中的硫(或硫混合物)中。

在另一种状态下，热能储存系统可以“排放”，从而除去热能储存罐中的热量，如图2所示。为了排出热能储存系统，阀108和110配置为允许传热流体移动通过图2所示的系统的右侧的热能储存罐102和热交换器106(虚线箭头表示传热流体的流动方向)。当排出时，传热流体在热交换器106中被工作流体冷却(例如，因为工作流体的温度低于传热流体的温度，所以热量从传热流体传递到工作流体)，然后冷却的传热流体被泵116推入热能储存罐102中。当传热流体通过管118时，它会收集热能储存罐102中所含的硫中的热量，并将其带回到热交换器106中。

在以排放状态操作的本发明主题的系统的示例中，冷的传热流体进入热能储存罐并被热能储存罐的热硫加热。然后，热的传热流体进入外部热交换器，该外部热交换器将冷水作为泵送通过其中的工作流体。冷水被传热流体加热(例如变成蒸汽)，从而释放储存在热能储存罐中的热能。

通过使用诸如导热油之类的传热材料，可以保护热能储存罐免受腐蚀或结垢的影响，这些腐蚀或结垢影响可能是由脏的工作流体直接流经热能储存罐引起的。脏的工作流体的一些示例包括井中产生的水，通过水处理回收的水，蒸汽生产中产生的废水流产生的水，或通过锅炉，直接火燃烧器，热回收蒸汽发生器，太阳能热水或蒸汽产生的蒸汽，或上述的组合。

在一些实施例中，传热流体管(例如，管118)和出口可被配置为优化性能。可以通过例如调节传热流体的流速(例如，通过调节泵112和116)以及通过改变端口(在排出期间，通过端口抽出传热流体)来调节工作流体的温度和质量。

设想了本发明主题的其他构造，所有这些构造都被设计成将脏的工作流体保持在热能储存罐之外。例如，图3和图4示出了处于填充配置(图3)和处于排放配置(图4)的另一实施例。图3和图4所示的系统300包括泵302，热能储存罐304和热交换器306。在填充配置中，如图3所示，传热流体沿实线箭头方向被泵送通过热能储存罐。热交换器306吸收热的工作流体，并且来自工作流体的热量被传递到传热流体，泵推动该传热流体穿过系统300。传热流体然后移动通过热能储存罐304内的管308，从而将热量传递到热能储存罐304内的硫，从而向系统300充入热能。

图4示出了处于排放构造的图3中的实施例。代替如一些其他实施例中的那样包括阀，图4中所示的单独热交换器306处理系统300的填充和排放配置。为了排放而不是在热交换器306处吸入热的工作流体，吸入冷的工作流体，并且将来自传热流体的热量传递到冷的工作流体。当传热流体在热转换器中冷却后，通过泵302将冷却的传热流体泵送回热能储存罐304，其中其收集来自热能储存罐内的硫的热量，重复该过程。

在图5和图6所示的另一个实施例中，在系统500中实现了双向泵502，系统500在很大程度上类似于图3和图4中所示的系统300。如带箭头的实线所示，双向泵502将传热流体推动通过系统。传热流体因此通过热交换器504，其中在填充状态下，热的工作流体将热量传递到热传热流体，传热流体又将带至热能储存罐506，由此在传热流体通过管508时将传热流体中的热量传递至包含在热能储存罐中的硫。

在排放配置中，如图6所示，沿着带有箭头的虚线所示，双向泵502沿着相反的方向从填充配置泵送传热流体。热交换器504吸收冷的工作流体，以吸收传热流体中的热量，将将冷的传热流体泵送如热能储存罐506中，其中在重复循环前，它可以吸收热能储存罐506内的硫中的热量，从而排放系统。可以想到，本发明主题的热交换器可以以与之相反的方式运行，以使热交换器以逆流模式(例如，与并联模式相反)运行，从而改善了效率(例如，热交换器以一种模式运行以进行填充，以另一种模式运行以进行排放)。这就是为什么附图中所示的热交换器显示出在填充和排放配置之间的反向流动，但是应当理解，反向热交换器的流动不是严格的要求。

图7和8中所示的系统700包括热能储存罐702，两组阀704和706，双向泵708和热交换器710。热能储存罐702包括两组管，一组用于填充的管714和另一组用于排放的管712。如图7所示，在排放配置中，阀704和706配置为允许传热流体根据带箭头的虚线流经系统。因此，传热流体以较低的温度从热交换器710出来，然后被泵送到容纳在热能储存罐702中的排放管712中。然后，将热量从容纳在热能储存罐702内的热能储存介质传递到传热流体，从而排放系统700。传热流体随后离开热能储存罐702，通过阀706，通过泵708，然后到达热交换器710，将热量传递给工作流体，最后循环返回至热能储存罐702，以去除热量。

在填充配置中，如图8所示，双向泵708使传热流体沿相反方向移动通过系统，并根据带箭头的实线移动。因此，传热流体移动通过热交换器710，其中传热流体在被泵送入包含在热能储存罐702内的填充管714之前吸收热的工作流体中的热量。当传热流体移动通过填充管714时，来自传热流体的热量传递到包含在热能储存罐702中的热能储存介质。然后，传热流体从热能储存罐702通过阀704移动到热交换器710，在热交换器710中，附加的热量从热的(例如，至少比传热流体热)工作流体传递到传热流体。当传热流体循环通过排放配置的系统700时，将热量添加到热能储存罐702中，从而对系统进行填充。

最后，图9和图10示出了本发明主题的实施例，其包括蒸汽发生器作为热源。图9示出了系统900，其具有蒸汽发生器902，蒸汽分离器904，热能储存罐906，第一热交换器908，第一泵910，通过热能储存罐906的一组管912，第一组阀914，第二泵916，第二热交换器918和第二组阀920。系统900示出为填充配置，这意味着未激活泵916和热交换器918，并且阀914和920配置成允许传热流体移动通过第一热交换器908和设置在热能储存罐906内的一组管912，以将热量从工作流体传递到包含在热能储存罐906内的热能储存介质。

蒸汽发生器902产生热量，该蒸汽发生器902将蒸汽传递到蒸汽分离器904，该蒸汽分离器904在将蒸汽传递到热交换器908之前去除蒸汽中的水滴。在该实施例中，来自蒸汽分离器的蒸汽是工作流体，并且来自蒸汽的热量通过热交换器908传递到传热流体，然后热交换器908将热量移动到包含在热能储存罐906中的热能储存介质，从而对系统900进行填充。蒸汽分离器904然后将从蒸汽中分离出来的流体循环回蒸汽发生器902。蒸汽通过热交换器908后，也可以作为蒸汽(例如，饱和蒸汽)或液体(例如，水)返回到蒸汽发生器902可以想到，蒸汽发生器902也可以与流体源耦合，以根据需要向系统900添加更多的流体。与上述其他实施例一样，泵910配置为在热交换器908和热能储存罐906之间泵送传热流体。

图10所示的实施例在很大程度上与图9所示的系统900相同。图10示出了系统1000，其具有蒸汽发生器1002，蒸汽分离器1004，热能储存罐1006，第一热量热交换器1008，第一泵1010，穿过热能储存罐1006的一组管1012，第一组阀1014，第二泵1016，第二热交换器1018和第二组阀1020。系统1000示出为填充状态，这意味着未激活泵1016和热交换器1018，并且阀1014和1020配置成允许传热流体移动通过第一热交换器1008和设置在热能储存罐1006内的一组管1012，以将热量从工作流体传递到包含在热能储存罐1006内的热能储存介质。

蒸汽发生器1002产生热量，该蒸汽发生器1002将蒸汽传递到蒸汽分离器1004，蒸汽分离器去除蒸汽中的水滴，从而产生可通过热交换器1008的热流体(例如水)。在该实施例中，来自蒸汽分离器的流体是工作流体，并且来自该流体的热量通过热交换器1008传递到传热流体，然后热交换器1008将热量移动到包含在热能储存罐1006中的热能储存介质，从而对系统1000进行填充。蒸汽分离器1004然后将从蒸汽中分离出来的流体循环回蒸汽发生器1002。来自蒸汽分离器的流体通过热交换器1008后，也可以返回到蒸汽发生器1002。可以想到，蒸汽发生器1002也可以与流体源耦合，以根据需要向系统1000添加更多的流体。与上述其他实施例一样，泵1010配置为在热交换器1008和热能储存罐1006之间泵送传热流体。

如上所述，可以想到，本发明主题的一些系统可以容纳不同的传热流体。系统1100被配置为使得其包括两个循环子系统，以使得可以将不同的传热流体用于填充和排放。这种构造的优点在于，不同的传热流体可以具有不同的热特性，因此在填充期间使用一种传热流体而在排放期间使用另一种传热流体以提高那些过程的效率可能是有用的。

系统1100因此包括具有两组内管1104和1106的热能储存罐1102，其中内管1104用于排放，内管1106用于填充。因此，在填充配置中，第一传热流体被泵送通过系统1100的在图11的顶部中示出的部分。排放泵1108促使第一传热流体通过热交换器1110，然后在再次循环通过排放泵1108和热交换器1110前移动入包含在热能储存罐1112内的排放管1104中。在排放配置中，系统1100推动比储存在热能储存罐1112中的热能储存介质更冷的传热流体，以便可以将来自热能储存介质的热量传递到传热流体，然后，当传热流体通过热交换器1110时，热量从传热流体传递到温度比传热流体低的工作流体。

在填充配置中，系统1100激活图11中示意图下半部分所示的部分。因此，泵1114促使第二热传递流体通过包含在同一热能储存罐1112内的第二组管1106。在通过热能储存罐1112之后，第二传热流体可以在进入第二热交换器1118之前先通过可选的燃烧器1116，然后再回到泵1114，以再次循环通过系统1100。当然，泵1108和1114可以沿着它们各自的传热流体循环路径定位在各种不同的位置。在填充配置中，热交换器1118吸入热的工作流体。热的工作流体将热量传递给第二传热流体，然后该第二传热流体移动到容纳在热能储存罐1112中的管1106中。然后，热量从第二传热流体传递到容纳在热能储存罐1112中的热能储存介质。通过保持两条单独的传热流体循环路径，可以使用两种不同的传热流体-一种传热流体用于填充，另一种传热流体用于排放-从而通过优化用于填充和排放的传热流体来提高效率。

因此，公开了涉及热能储存的系统及其方法。但是，对于本领域的技术人员而言，在不背离本申请的发明构思的前提下，除了已经描述的修改之外，还可以进行更多的修改。因此，本发明的主题除了受到所附权利要求的精神限制之外，并不受其它限制。此外，在解释本发明时，应以与上下文一致的尽可能广泛的方式解释所有术语。尤其是术语“包括”和“包含”应解释为以非排他性的方式涉及元件、组件或步骤，表明可以同时存在或同时使用提及的元件、组件或步骤，或者提及的元件、组件或步骤可与未明确提及的元件、组件或步骤组合。