CN116529550A - 流化床热交换器和方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于热能积累和传递的设备(100)，包括：热能充注装置(1)，其具有容纳在外壳内的固体颗粒的流化床，并且通过暴露于热能源用作蓄热装置；以逆流交换运作的热交换装置(3)，其用于在床颗粒的已加热向量质量和工作流体之间交换热能；运输装置(5)，配置用于将床颗粒的向量质量从装置(1)供给到热交换装置(3)并且用于使向量质量的至少一部分从热交换装置(3)的下游返回至装置(1)；控制单元(10)，其与参数检测装置(6)相关联。
Description
技术领域
本发明主要涉及一种用于热能积累和传递的装置、系统和方法。
具体地，本发明使用基于可流化固体颗粒床的热能积累装置。
背景技术
基于固体颗粒的流体床或可流化床的热能积累和传递装置在本领域中是已知的。
在上述系统中，热交换器浸没在颗粒床中。此类交换器可以基于例如由工作流体如蒸汽或CO2穿过的管束。
在其最简单的配置中，颗粒床可以假设为等温的，即假设为其中每个以及任何颗粒具有相同温度的物质。由于整个流化床内的高热扩散率，这种假设是可以接受的。在这些条件下，热能以固体颗粒的显热形式储存在床中，由下式给出
Q＝m*cp*ΔT[1]
其中：
Q是流体床中储存的热能；
m是床内颗粒的总质量；
Cp是颗粒的比热容；
ΔT是固体颗粒温度的差值(Tmax-Tmin)，其中Tmin和Tmax分别是热交换过程中床内颗粒的最低和最高工作温度。
鉴于此，当床已经充有热能时，即当它已经被加热时，这些能量可以通过浸没在床中的所述热交换器释放到传热流体(HTF)，例如蒸汽、CO2、超临界CO2等。
当然，在HTF中产生的温度总是低于床层温度并且可以调节(例如通过所谓的蒸汽减温器)以满足使用所需的条件。
为了更好地理解，图1至图3的图表显示了在假设Tmin为350℃，Tmax为620℃，蒸汽产生时间为6小时的情况下，床体(例如由沙粒制成)和传热流体(例如蒸汽)的可能温度趋势。
具体地，图1显示了蒸汽温度随着固体颗粒温度的降低而不断降低，图2显示的蒸汽生成曲线在前两个小时为500℃，然后随着固体颗粒温度的降低而降低，而图3显示整个期间的蒸汽生成恒定为300℃。
需要注意的是，以上图表显示在所有情况下，至少在一段时间间隔内，HTF是在低于流化床最低温度的温度下生成的(在所示的示例中，Tmin＝350℃)。
换句话说，对于其中需要HTF在例如恒定500℃的应用，上面显示的解决方案无法适用，除非颗粒的最低温度增加到500℃以上(例如在530℃)。
然而，Tmin的这种增加将对蓄热容量具有严重的负面影响，因为固体颗粒的工作ΔT将显著降低。继续上面的例子，ΔT将从(620-350)℃＝270℃减少到(620-530)℃＝90℃，这意味着如果必须在500℃而不是300℃下产生蒸汽，蓄热容量将减少1/3。
理论上，可以通过增加流化床最高温度(Tmax)来弥补这种差距，但是这种增加可能是不可行的(和/或不经济的)，特别是因为制造热交换器的材料的工作限制的。再参考上面的例子，为了持续产生500℃的蒸汽，采用530℃的流化床最低温度(Tmin)，并保持相同的蓄热容量，则流化床的最高温度应该从620℃提高到800℃(即530+ΔT＝530+270＝800℃)，这对于热交换器材料的限制可能是不实际的。
当在较高温度(例如500℃)生成蒸汽时，保持相同蓄热容量的另一种可能对策是增加固体颗粒的质量，但是同样，这将涉及更大的模块(在示例中，三倍大)，成本显著增加。
上述考虑在HTF是超临界CO2的情况下尤为重要，目前预计超临界CO2可以驱动具有估计热电效率高达50％的涡轮机，前提是超临界CO2以温度超过700℃(和超过200bar的压力)的方式传递到涡轮机。
在这些情况下，流化床应该在非常高的温度范围内工作(例如，从730℃到1000℃)，这即使对于固体颗粒是可能的，也由于上述材料限制而对于浸入式热交换器不可行，或者导致其使用寿命太短。
因此，需要基于流化颗粒床的装置、系统和方法，允许以更有效的方式积累和交换热能，特别是在某些应用领域。
发明内容
因此，本发明提出并解决的技术问题是提供一种基于固体颗粒流化床的热量储存和传递结构，从而能够克服上述关于已知技术的一个或多个缺点或关键问题。
本发明的一个目的是提供一种用于以热形式积累和传递能量的装置、设备、系统和/或方法，其尤其在保证持续产生高温传热流体以提供电能或热能提供给最终用户方面特别有效。
根据另一个方面，本发明旨在克服一些与热能储存器的传热机制本质地关联的性能限制，该热能储存器由配备有热交换器的暴露于热能源的固体颗粒流化床制成，该热交换器浸没在该流化床中。
上述目的通过根据权利要求1的设备和根据权利要求13的方法实现。
在从属权利要求中叙述了本发明的优选特征。
本发明基于一种装置，该装置允许在流化固体颗粒床中以热形式积累能量，并同时或延迟地将积累的能量转移到工作流体中。
本发明的配置允许基于最终用户的需要有效且灵活地使用输出能量。有利的是，积累的能量可以转化为电能或直接以热能形式使用，甚至可以在工业应用(CHP，热电联产厂)中结合使用这两种形式。
本发明适用于所谓的“聚光太阳能”配置，其中通过阳光将热能充入存储床，即通过直接或间接照射在其上的太阳辐射，例如通过或不通过装置(例如位于床和太阳能/辐射之间的透明屏障)经过一次或多次反射或再照射后。
与其他基于固体颗粒的聚光太阳能解决方案相比，基于流化床技术的太阳能接收器/蓄热装置提供了缓冲时间来加热颗粒，能够更好地保证对固体颗粒温度的控制，以获得更高的性能和操作安全性。此功能在输入到接收器设备的太阳能突然瞬变时尤为重要，例如云的突然出现/消失，或者处理白天太阳辐射变化的任何时候：固体颗粒流化床的工作原理就像一个热飞轮，其具有出色的传热性能、高的热容量和均匀的温度场，并且能够吸收热冲击，这不仅是由于固体颗粒的耐温性，还得益于流化固体颗粒的连续混合，其提供了高热扩散率、暴露在聚集的阳光下的材料的连续更新和足够的停留时间以使颗粒达到使用所需的温度水平。
本发明还适用于一种配置，其中热敏电阻或热等效装置浸没在颗粒流化床中或与颗粒流化床热连接，即床内的热能充注是通过焦耳效应(从而通过电力)、通过热传热流体、通过废热，或它们的组合。具体地，床加热装置可以使用低成本电能，例如来自可再生能源，特别是风能或光伏能，或残余热能，即来自工业过程的热废料。
本发明还适用于混合解决方案，其中将热能充入床是通过不同能源的组合发生的，例如太阳光、电力、传热流体、废热或其他。
本发明的附加优点、特征和使用模式将从以下一些实施例的详细描述中变得明显，这些实施例以示例的方式而不是出于限制目的公开。
附图说明
将参考以下附图，其中：
图1至图3示出了已经在本公开的“背景技术”部分中介绍的图；
图4是根据本发明的热交换和热能存储装置的实施例的概念方案的框图；
图4A是基于图4中所示的布置的根据本发明的热交换和热能存储系统的实施例的概念方案的框图；
图5是根据本发明的热交换和热能存储设备和系统的另一实施例的概念方案的框图；
图6是基于图4中所示的布置的根据本发明的热交换和热能存储设备的实施例的侧视图；
图7是基于图4中所示的布置的根据本发明的热交换和热能存储设备的另一个实施例的侧视图；
图8A和图8B分别示出了基于图4中所示的布置的根据本发明的热交换和热能存储设备的另一个实施例的侧视图和俯视图；和
图9示出了基于图4中所示的布置的根据本发明的一个实施例的，在存在高度集中的太阳辐射的情况下将固体颗粒重新引入流化床的可能方式的侧视图。
具体实施方式
下面将主要参考上述附图描述本发明的实施例和变体。
在下面的详细描述中，将仅结合与已经说明的内容的不同之处来说明相对于相同说明中已经涉及的实施例和变体的附加实施例和变体。
此外，当兼容时，下文描述的各种实施例和变型以及相关组件、装置和元件可以组合使用。
图4概念性地示出根据本发明的优选实施例的热交换设备100。
设备100包括接收器装置1或接收器，用于将热能捕获到固体颗粒的流化床中并将其温度稳定。该装置在图4中表示为“接收器”。由能源(图4中的“能量”)例如太阳辐射或其他能源提供热量至床。其他能源可包括例如浸没在床中或与其热连接的电阻器，如本公开的“发明内容”部分中所示。
装置1的一般构造可以是如WO2017/021832A1、WO2018/142292A1、WO2013/150347A1或WO2020/136456A1中公开的构造。
在相对于固体颗粒物理流的装置1的下游设置热槽2，热槽2接收热颗粒物理流构成装置1的床。热槽2具有在所需时间内积累热颗粒的功能；其容量允许所需的热能存储。从装置1物理转移到热槽2中的颗粒可以是容纳在装置1中的整个床层或其一部分。床层可以被配置成使得其驻留质量始终保留在装置1中并且另一个向量质量被转移到热槽2和设备100的后续元件中。也可以根据能量需求调整或选择构成所述两个质量的体积。如上所述，在优选的应用中，驻留质量为零，这意味着整个床层如本文所公开的那样在热循环中移动。
在特定配置中，装置1中的流化床液位可以在工作期间在最大液位和最小液位之间变化或调节，以补偿进入和离开接收器的固体颗粒速率之间的可能差异。
在相对于热交换流和颗粒物理流的热槽2的下游设置热交换器3。因此，在本配置中，热交换器3未浸没在流化床中，而是位于装置1外部。
热交换器3可以基于传热流体(HTF)，例如蒸汽或(超临界)CO2。优选地，热交换器3逆流操作，即床内颗粒和HTF在热交换器3内沿相反方向流动。
热交换器3可以包括多个单元，该多个单元也根据不同的交换原理或流体进行操作。
在交换器3的下游设置有冷槽4，冷槽4接收将热量传递给HTF之后的冷固体颗粒。
设备100还包括用于将来自装置1的床内颗粒的向量质量循环到上述的部件2至4中并返回到装置1中的装置。所述装置在图4中由箭头示意性地表示并且由图5整体展示。它们可以基于例如机械输送机、重力进料、升降机或其他装置。
设备100的本地或远程控制单元10可以控制或命令上述各种元件，并确定与颗粒流和热交换有关的操作模式和/或参数。
控制单元10可以配置为基于预编程的参数值和/或由参数检测装置6检测到的参数值来控制设备内的所述向量质量的流动，参数检测装置6布置在设备100的一个或多个选定位置处。特别地，控制单元10可以根据可用的输入功率来调节进入和离开装置1的颗粒质量流率，以便将流化床温度的检测值保持在期望的范围内。此外，控制单元10可以配置成根据HTF质量流率和期望使用的温度来控制热交换器3的运作，特别是通过调节穿过热交换器的固体颗粒质量流率。
有利地，所有设备元件(例如在装置1、热槽2和冷槽4、热交换器3和相关的运输装置中的)是隔热的以限制热损失。
下面说明设备100的总体工作模式。
如上所述，固体颗粒或其向量质量并非永久地包含在装置1中，而是依次从装置1转移到热槽2、热交换器3、冷槽4，最后再循环到装置1中。
固体颗粒在装置1中被加热，例如通过太阳能、电力、过程热或其他。
当装置1中的固体颗粒已达到所需的最高温度时，即当热能已充入流化床时，固体颗粒以分批/离散或连续模式从装置1中提取并输送到热槽2。
装置1的流化床的温度场可以通过优选地与控制单元10通信的专用热电偶6或其他温度传感器或变换器连续监测，以便允许固体颗粒在其温度达到理想值时排放至热槽2，这对热交换器3的运行是最佳的。
热槽2被构造成具有确保期望的蓄热容量的尺寸。当要向HTF释放能量时，固体颗粒从热槽2输送到外部热交换器3。根据特定工艺需要，存储在热槽2中的热能可以基于床层驻留质量在装置1的热能充注阶段期间同时进行释放，或者延迟进行释放。
优选为逆流配置的外部热交换器3接收热固体颗粒，并且离开热交换器3的HTF的温度略低于进入接收器的热颗粒的温度。例如，参考本公开的“背景技术”部分中结合超临界CO2说明的示例，后者可以在700℃下产生，其中固体颗粒具有例如720℃作为最高温度，从而解决强调的已知技术的关键问题。
固体颗粒在将它们的热含量释放到HTF之后，在“冷”温度下离开外部热交换器3，并通过例如上述重力、机械提取器或其他方式输送到冷槽4。
冷槽4在HTF生成期间接收固体颗粒并且可以储存颗粒直到装置1中的下一个加热阶段开始。冷槽4优选具有至少与热槽2相同的尺寸，使得与储存在热槽2中的整个颗粒质量相关的热含量可以释放到热交换器3中的HTF。
最后，固体颗粒通过装置5从冷槽4循环回到装置1，在装置1中被能量源再次加热。
在固体颗粒再循环到装置1期间，可以对固体颗粒进行预热，例如通过电加热器、辐射燃烧器或位于例如运输输送器内的其他加热装置。
根据优选的控制模式，要再循环到装置1中的固体颗粒的质量流率是根据进入装置的实际输入功率量来调节的。这样的控制可以由控制单元10执行，例如通过变频器调节冷槽的机械抽取系统的速度。当装置1的可用输入功率增加/减少时，再循环到装置1中的颗粒流率可以成比例地增加/减少，从而有助于将装置内的固体颗粒温度保持在期望的温度范围内。
根据一个变型实施例，装置1和热槽2可以集成在一个单元中，或者可以省略热槽。该变型实施例可以用于，例如在HTF的生成不是与装置1中的能量充入同时发生，而是仅在延迟阶段生成的情况下。
在该备选配置中，从冷槽4再循环到集成流化床接收器/热槽装置-或仅到接收器1-的冷固体颗粒在下一个能量充入阶段开始之前将其填充，尤其在HTF生成过程中不会将冷颗粒与热颗粒混合。
在装置由太阳能充能的情况下，如在聚光太阳能系统中，太阳辐射可以直接从定日镜场或通过二次反射(例如光束向下反射镜(beam-down mirror))引入流化床接收器中。
根据图8所示的所述接收器装置1的一个优选实施例，固体颗粒再循环进入接收器可以这样的方式实现，即太阳辐射200进入接收器，优选地通过侧壁上的窗口201，在固体颗粒203落入装置时照射其上。以这种方式，接收器内衬204受到保护免受特别强的辐射通量，并且在颗粒到达流化床205的其余部分之前进行第一次加热，在流化床205继续加热直到颗粒温度已经达到使用所需的值时完成加热。
仍然在聚光太阳能系统的情况下，可以在任何时间通过使用常规仪器(例如通过直接辐射表)测量定日镜场中的实际太阳辐射(例如DNI，直接法向辐照度)，并通过已知的光学性能算法对其进行详细阐释来估计进入接收器的能量。
在接收器通过来自电力的热能量(焦耳效应)充能的情况下，可以通过常规仪器，例如瓦特计来估计输入功率；同样地，在接收器通过热流体的热量充能的情况下，可以从传统的热气体流速和温度/压力测量中得出输入功率。
根据热交换和热能存储系统的优选实施例，如图4中所示的多个装置或模块可以并联布置，如图4A中概念性所示，其中装置分别表示为101、102、…、10N。在本实施例中，将各个模块产生的热HTF流A1、A2、...、AN一起输出给最终用户。
根据图5中示例性示出的热交换系统和热能存储的另一个实施例，多个设备或模块111、112、...11N可以集成在一起，具有公共的热交换器30。在这种情况下，来自每个热槽或来自相应设备的每个接收器的固体颗粒作为流C1、C2、CN被输送到公共热交换器30，并且从那里作为流B1、B2、...、BN再循环回至每个相应的冷槽。
图5的系统配置可以有利地用于热交换器必须位于靠近热HTF使用区域的情况。例如，在通过超临界CO2涡轮机发电的情况下，超临界CO2必须在高温和高压(分别高于700℃和200bar)下产生，以便实现高效的转换循环。这些条件需要使用特殊材料，能够承受高温和高压组合产生的恶劣热机械应力，特别是在热交换器和从热交换器到超临界CO2涡轮机的超临界CO2管道中。因此，这些管道的长度可以通过提供的配置最小化，防止潜在故障的风险和成本过高。
因此，在图5中，再次地使用了由几个设备共用的热交换器30，以这样的方式，在选定的应用中，热交换器30可以位于正好靠近超临界CO2涡轮机的位置，从而最小化相关的管道长度，而固体颗粒通过例如机械输送机、重力或其他方式被输送到热交换器中和从热交换器输送出去。
现在将描述由图4至图5中的箭头示意性表示的循环装置5的一个或多个元件的优选实施例。
固体颗粒的可靠运输优选地通过耐高温的机械输送机获得，优选地完全封闭在外壳中和/或隔热以限制向环境的热损失。合适的输送机的示例，特别是带式输送机，可以基于例如WO2007/034289A1或WO2017/013517A1中公开的一般配置。
图6中显示了基于图4的概念方案的设备配置的实施例，表示为100’。在该示例中，接收器1、热槽2和热交换器3布置为塔配置，而冷槽4设置在旁边，从而限制了塔高。
优选地，固体颗粒从交换器3到冷槽4以及从后者再次到接收器1的输送通过由51和52表示的相应倾斜输送机的组合来实现。
作为与图6的配置相关联的装置和系统的尺寸标注的示例，应注意以下内容。
根据图6的方案，该设备包含流化床接收器、热槽、冷槽和超临界CO2(sCO2)热交换器，产生sCO2以驱动布雷顿动力循环涡轮机(图中未示出)用于发电。正在开发超临界CO2涡轮机，旨在达到接近50％的热电转换效率，前提是稳定产生在大约700-720℃的温度下(且压力大于200bar)的sCO2。
假设CSP电厂具有给定的功率输出，例如全天发电，即也在没有太阳的情况下发电，冷热槽应具有足够的容量来储存固体颗粒以确保夜间发电，而接收器应能够在白天捕获太阳能，然后在一整天内释放到sCO2回路，并且固体颗粒再循环系统的尺寸应能够处理必要的质量流率。
假设，例如，功率输出为3MWe，每天24小时发电(白天8小时加上夜间16小时)，固体颗粒的比热容为1200J/kgK，sCO2涡轮机效率为47％，固体颗粒对CO2逆流换热器的固体颗粒温度降幅为200℃(例如750℃至550℃)且效率为95％、接收器效率为85％，可得出：
■接收器1的尺寸应能在白天接收23.7MWt的平均太阳能；
■全天连续穿过热交换器3的固体颗粒应为101t/h；
■在550℃下倾斜输送机51处理的固体颗粒质量流率应为101t/h；
■热槽2和冷槽4应保证至少1613吨的容量，物料温度分别为750℃和550℃(忽略运输过程中的少量热损失)；
■在550℃下，倾斜输送机52在白天时应以303t/h的速度将固体颗粒从冷槽4输送到接收器1。
因此，在白天，固体颗粒将以303t/h的速率被供给至接收器1，并且接收器1将通过配料装置(图6中未示出)以303t/h的速率向热槽2排放固体颗粒。例如，假设接收器的容量为300吨，在23.7MWt的平均太阳能下，固体颗粒将有近1小时的加热时间。
这个时间大大长于其他CSP固体颗粒技术，并且还由于流化床的高热扩散率和实时监测颗粒温度的可能性(例如通过浸没在流化床中的热电偶)所提出的配置允许在将固体颗粒送入热槽然后进行热交换之前，实现更高的温度稳定性和在所需的温度范围内对固体颗粒的更好的控制。合适的固体颗粒的温度控制对于sCO2回路的安全运行和高性能至关重要。
图7显示了设备实施例的替代布置，由100”表示，仍然基于图4的概念方案，其中接收器1、热槽2和热交换器3都布置为塔式配置。
该实施例特别适用于塔高不是问题且水平占地必须最小化的工厂。
可以通过重力和/或质量流量控制装置(例如位于相邻元件1-2、2-3和3-4之间的配料阀)控制从各种元件向下输送的固体颗粒。可以通过例如垂直升降机53控制向上返回输送的固体颗粒。
图8A和图8B显示了设备配置的另一个实施例，用100”’表示，仍然可以被视为总体基于图4或图4A的概念方案。
在该配置中，热能被充入一个或多个流化床接收器，具体地是在所示示例中由11至14表示的四个接收器。然后，通过排放相应的热固体颗粒团，将积累的热能输送到一组公共的热交换器300和冷槽400。还可以提供最终集成到相应接收器中的公共或单独的热槽。
仍然在所示的示例中，机械输送机可用于将颗粒转移到交换器300中。在图8A中由501和502示例性地表示其中的两个。同样，由21至24表示的机械输送机和升降机可用于将冷固体颗粒从冷槽400再循环至四个接收器11至14。
在具有与相应的接收器11至14相关联或集成在其中的热槽的配置中，设备100”’在充能阶段期间捕获和存储流化床接收器中的热能，将包含在其中的固体颗粒保持在接收器/热槽中，并在随后的HTF生成阶段排出相关的颗粒质量。取决于具体的能量产生需要和设备配置，可以同时或不同时地将颗粒质量从各个接收器11至14供至公共交换器300中。
冷槽400可具有至少与接收器11至14的总容量相同的容量，以便在下一个充能阶段开始之前包含所有载体颗粒质量。
因此，装置100”’适用于当接收器中的热能充注和交换器300中的热交换(即HTF生成)不是同时进行的情况。
例如，可以采用这种配置以在白天在聚光太阳能发电系统中捕获太阳能并在延迟时间(通常在日落之后)产生HTF。此外，这种配置可用于在能量成本低时将能量(例如，由电力、废热或其他来源提供)充注到流化床中，以在稍后时间释放，而不是与充电阶段同时。
换句话说，根据优选的操作模式，在充能阶段期间，或者在充能和能量交换阶段的时间偏移的任何情况下，来自冷槽的冷颗粒不再循环到流化床接收器。
本发明还提供了一种用于积累和传递热能的方法，该方法基于上文所述的与本发明的设备和系统有关的功能。
已经参考本公开的优选实施例描述了本公开的主题。这意味着还可能存在属于同一发明核心的其他实施例，均属于所附权利要求的保护范围。
Claims (19)
1.一种用于热能积累和传递的设备(100)，包含：
至少一个热能量充注装置(1)，其具有容纳在外壳内的固体颗粒的流化床，并且通过暴露于热能源用作蓄热装置；
热交换装置(3)，配置用于在所述床颗粒的已加热向量质量和工作流体之间交换热能，所述热交换装置(3)配置用于逆流交换；
运输装置(5)，配置用于将所述床颗粒的所述向量质量从所述能量充注装置(1)供给到所述热交换装置(3)并且用于使所述向量质量的至少一部分从所述热交换装置(3)的下游返回至所述能量充注装置(1)；和
控制单元(10)，被配置为基于预先编程的参数值和/或由参数检测装置(6)检测的参数值来控制设备内的所述向量质量的流动，所述检测装置(6)例如温度传感器，其布置在所述设备(100)的一个或多个选定位置。
2.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，所述能量充注装置(1)被配置为通过太阳辐射加热所述床颗粒，所述太阳辐射通过或不通过位于其间的屏障装置直接或间接地照射在所述床颗粒上。
3.根据权利要求1或2所述的设备(100)，其特征在于，所述能量充注装置(1)被配置为通过电装置加热所述床颗粒，特别是通过一个或多个浸入颗粒床或与所述颗粒床热连接并通过焦耳效应加热所述床颗粒的电阻器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其特征在于，包含设置在所述能量充注装置(1)或每个能量充注装置(1)下游或集成在其中的热槽(2)，所述热槽(2)配置为所述向量质量的存储容器且置于所述能量充注装置(1)或其暴露在所述能量源中的一部分与所述热交换装置(3)之间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其特征在于，包含设置在所述热交换装置(3)下游的冷槽(4)，所述冷槽(4)配置为所述向量质量的存储容器且置于所述热交换装置(3)与所述运输装置(5)的一部分之间，以将所述向量质量运回所述能量充注装置(1)中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100’)，其特征在于，所述或每个能量充注装置(1)、所述热槽(2)、所述热交换装置(3)和/或所述冷槽(4)具有塔式布置，其中所述一个或多个能量充注装置(1)位于顶部且其他元件位于其下方。
7.根据权利要求5或6所述的设备(100)，其特征在于，所述冷槽(4)相对于所述或每个能量充注装置(1)、所述热槽(2)和/或所述热交换装置(3)横向布置。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100”’)，其特征在于，包括多个热能充注装置(11-14)，每个热能充注装置具有容纳在外壳内的相应的固体颗粒的流化床，所述热能充注装置通过暴露于热能源充当蓄热装置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100”’)，其特征在于，包括多个热能充注装置(11-14)共用的热交换装置(300)和/或冷槽(400)，并且被配置为选择性地由所述充注装置的一个或多个相应的向量质量供料。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100’)，其特征在于，所述热交换装置(3)配置为以蒸汽、CO2或超临界CO2作为工作流体工作。
11.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其特征在于，所述运输装置(5)包含一个或多个机械输送机(51、52)，优选地带式输送机，和/或一个或多个升降装置。
12.一种用于热能积累和传递的系统，包含多个设备(101、102)，每个设备根据前述权利要求中的任一项所述，所述多个设备相对于所述工作流体的流动平行布置。
13.一种用于以热形式积累和传递能量的方法，包含以下步骤：
热能量充注步骤，其中固体颗粒的流化床暴露于能源；
热交换步骤，其中至少所述已加热的床颗粒的向量质量被循环到逆流操作的热交换装置中，以便将热量传递给工作流体；
运输步骤，将所述向量质量运输回所述充注步骤；
其中，基于预编程和/或检测到的参数值来控制所述向量质量的流动。
14.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述能源为太阳能。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述能源是电能源，例如来自可再生能源的电能，或是余热能源，例如来自其他工厂的热废料。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述工作流体为蒸汽、CO2或超临界CO2。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，其特征在于，热能量充注步骤与热交换步骤同时进行。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述热交换步骤相对于任何热能量充注步骤推迟进行。
19.根据权利要求13至18中任一项所述的方法，其特征在于，使用根据权利要求1至12中任一项所述的设备或系统。
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