热能储存系统和方法技术方案

本申请中公开了热能储存系统。本发明专利技术主题的系统设计为减小维护要求，这通过以下方法实现，即，例如，隔开腐蚀性流体，这些腐蚀性流体可能会损害难以修复的内部部件，通过引入非腐蚀性传热流体将这些腐蚀性流体保持在这些难以修复的内部部件的外部，以促进热能储存介质(例如，熔融硫)和可能的腐蚀工作流体之间的热传递。因此，可能是腐蚀性的流体保持在含有热能储存介质的热能储存罐的外部，其中在内部部件出现腐蚀或需要维护时，通过设计可能难以修复这些热能储存介质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热能储存系统和方法
本专利技术涉及热能储存。
技术介绍
背景描述包括可有助于理解本专利技术的信息。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专利技术相关，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。
技术实现思路
本专利技术提供了涉及热能储存的装置、系统和方法。本专利技术主题的一方面，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。本专利技术主题的另一方面，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，本专利技术的主题的不同目的、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专利技术主题的许多示例实施例。尽管每个实施例代表专利技术元素的单个组合，但是也可认为专利技术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，也认为本专利技术的主题包括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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热能储存系统，包括：/n一热能储存罐，配置成容纳热能储存介质；/n多个管，设置在所述热能储存罐内，其中所述多个管配置成：/n容纳传热流体，并且/n促进所述热能储存介质和所述传热流体之间的传热；/n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/n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。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181128 US 62/772,125;20190307 US 16/296,1181.一种热能储存系统，包括：
一热能储存罐，配置成容纳热能储存介质；
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。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热能储存介质包含熔融硫。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传热流体包含导热油。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传热流体包含非腐蚀性流体。


5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工作流体接触所述热交换器而不接触所述系统的任何其他部分。


6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，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。


7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括一第二热交换器，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，且其中所述热交换器配置成将热量从所述工作流体传递到所述传热流体。


8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括一辅助燃烧器，其配置成当所述传热流体在所述热...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈马斯·亚雅法，卡尔提克·尼提亚南达姆，帕克·威尔斯，
申请(专利权)人：元件一六技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US