KR100318594B1 - 연료보유장치및화력공급방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 거의 통나무가 소형 나무 토막 또는 대형 나무 토막으로 가공되지 않고도 연료로서 공급되도록 된 발전소에 화력(thermal power)을 제공하기 위한 시스템에 관한 것이다. 스택된 냉각 화격자는 연소실내에서 거의 통나무를 보유한다. 냉각 화격자는 상부 관과 그것의 수직 아래에 배치된 적어도 하나의 하부 관을 스택함에 의하여 형성된다. 냉각 화격자의 관으로는 화격자를 냉각시키기 위하여 물이 공급된다.

Description

연료 보유장치 및 화력 공급방법

발명의 분야

본 발명은 발전소에서 전기를 발생시키기 위하여 화력을 제공하는 시스템 및 연소실내에 연료를 보유하도록 적층된 고압의 수냉식 관 냉각 화격자(water cooled stacked tube cooling grate)에 관한 것이다.

발명의 배경

현재, 미래의 전기 에너지 수요에 부합하는 가장 저렴한 발전 대안은 화력 발전소이다. 원자력은 건설 비용이 높기 때문에 가까운 장래에 있어서의 비용이 저렴한 대안으로 고려되지 않는다. 또한, 수력도 국토의 많은 지역에서 상당량 개발되기에는 적합하지 않으며, 발전용 오일 및 가스 연료의 비용은 통상의 기본 발전의 경쟁 비용 수준 이상으로 증가되어 있다. 따라서, 오염 방지에 많은 비용이 드는데도 불구하고 화력 발전소가 발전용 주 수단으로 이용되어 왔다.

목재 연소 발전소는 환경 및 비용면에서 유리한 대안 기술이다. 연료용으로 성장하는 나무는 태양 에너지를 포획하고 저장하는 가장 순수하며 청결한 형태이다. 또한 이러한 목재 원료는 국내에서 식목되며 100% 재생가능하다. 미국에서 목재 연료를 사용하는 가장 큰 발전 장소는 버몬트주 벌링톤에 소재한 발전소이다.

그러나, 종래의 목재 연소 발전소는 나무 토막(wood chip), 조각(shred), 펠릿(pellets), 입자, 분말 및 기타 다른 형태로 가공된 목재 연료를 사용한다. 나무를 발전소에 적합한 형태로 가공하는데 드는 비용으로 인해, 종래의 목재 연소 발전은 석탄, 물 및 핵과 같은 발전용 대체 에너지원과 경쟁이 될 수 없었다. 또한, 그러한 가공 목재는 화격자 상부의 가열로(furnace)내로 주입될 때, 종종 현탁 (suspended) 상태로 신속하게 연소된다. 발전소의 보일러에 공급되는 열원을 일정하고 안정되게 유지하기 위해서는, 가공된 목재를 정밀하게 제어된 속도로 가열로에 공급하여야 한다.

목재 연소의 대안에 대한 한가지 해결 방법이 본 발명에 참고로 인용되는 오슬리(Ostlie)의 미국 특허 제 4,706,645 호에 개시되어 있다. 여기서는 실제 통나무(substantially whole tree)가 연료원으로 이용된다. 이것은 나무를 발전소에 적합한 형태로 가공하는 것과 관련된 비용을 줄이지만, 실제 통나무를 연소실내에서 지지하는 것과 관련된 문제가 발생된다. 가열로내에서 나무를 지지하는 화격자는, 가열로내의 고온으로 인한 손상으로부터 보호되도록 냉각되어야 한다. 고체 연료를 지지하는데 사용되는 가열로용 수냉식 화격자는 통상적으로 주조에 의해 제작되며 가열로내에서 연속적으로 이동한다. 이러한 화격자는 통상적으로 약 15.24cm(6인치)의 고체 연료를 지지하도록 설계되고, 두꺼운 통나무층을 지지할 수 있을 정도의 강도를 갖지 못하며 통상적으로 대형의 증기 발전기 가열로의 고압 흐름을 수용할 수 없었다.

발명의 요약

본 발명은 발전소내에서 실제 통나무를 지지하도록 적층된 고압의 수냉식 관냉각 화격자를 제공한다. 이러한 화격자는 종래의 가공된 목재 대신에 실제 통나무를 연료로 사용하며, 전기를 발생시키는 시스템내에 개재되어, 목재를 작고 균일한 편(pieces) 또는 입자로 가공할 필요성을 제거한다.

본 발명은 발전소용 화력 공급 시스템을 제공하는 바, 상기 시스템은 연소실과; 저장된 나무의 수분 함량을 감소시키기 위해 연소에 앞서 실제 통나무를 저장 및 건조시키는 폐열 건조기를 구비하고 발전소에 인접하게 위치되는 건조실과; 연소실에 인접하게 위치된 공급 피트(charge pit)와; 통나무를 건조실로부터 공급 피트로 이동시키기 위한 적어도 하나의 컨베이어와; 통나무를 공급 피트로부터 연소실의 일 연소 스테이지로 이송시키기 위한 램 이송기(ram feeder)와; 연소실내에서 통나무를 지지하도록 적층된 냉각 화격자와; 연소실에 공기를 공급하기 위해 화격자 위아래에 위치된 공기 흡입구와; 나무의 연소열을 흡수하기 위해 연소실내의 연소 영역 및 연소 영역의 위아래에 위치된 적어도 하나의 보일러 관 또는 수벽 (water wall)을 포함한다.

적층된 냉각 화격자는 수직 하향으로 연장된 제 1 관군(tube bank) 또는 수벽과, 수직 하향으로 연장된 제 2 관군 또는 수벽을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 관군은 이들을 유체 연통하도록 연결하는 복수의 수냉식 빔을 구비하고 있다. 실제 통나무는 다수의 수냉식 냉각 빔상에 지지된다.

수냉식 빔은 연소 영역내로 연장된 제 1 및 제 2 관군의 관으로 구성된다. 또한, 관군의 관은 수직으로 배열된 예컨대 3 개의 관의 적층체 또는 다발로 배열된다. 관의 각 적층체는 냉각된 지지 빔을 형성한다. F관들의 각 지지 빔 또는 적층체 사이로 재 및 숯이 떨어지는 갭이 형성되어 있다. 이러한 지지 빔은 나무의실질적 중량을 안전하게 지지하기 위하여 화격자에 필요한 구조적 강도를 제공한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 기타 형태는 첨부된 도면을 참조로 한 다음의 본 발명의 다양한 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 이해될 것이다.

도면의 간단한 설명

제 1 도는 본 발명을 사용하는 발전소의 제 1 실시예의 외형을 개략적으로 도시한 것으로, 건조실의 내부를 나타내기 위하여 부분적으로 절단한 도면이다.

제 2 도는 제 1 실시예에 따른 가열로, 보일러 및 연료 전달 장치를 도시한 단면도이다.

제 3 도는 제 2 실시예에 따른 연소실을 개략적으로 도시한 도면이다.

제 4 도는 제 2 도 및 제 3 도의 4-4선을 따라 취한 관군 또는 수벽의 측면도이다.

제 5 도는 제 4 도의 관군내에 있는 3개 관의 상세도이다.

제 6 도는 제 2 도 및 제 3 도의 6-6선을 따라 취한 수냉식 지지 빔의 하나인 관 다발의 단면도이다.

제 7 도는 복수의 수냉식 지지 빔의 사시도이다.

제 8 도는 제 2 도 및 제 3 도의 8-8선을 따라 도시한 관군 및 주입 개구에 대한 측면도이다.

제 9 도는 제 2 도 및 제 3 도의 가열로, 보일러 및 연료 전달 장치내의 물의 순환을 나타내는 물 회로 다이아그램이다.

제 10 도는 제 3 실시예에 따른 발전소내의 가열로, 보일러 및 연료 전달 장치의 단면도이다.

제 11 도는 제 10 도의 가열로, 보일러 및 연료 전달 장치의 물의 순환을 나타내는 물 회로 다이아그램이다.

제 12 도는 제 4 실시예에 따른 연소실을 나타내는 개략도이다.

제 13 도는 제 5 실시예에 따른 가열로, 보일러, 연료 전달 장치 및 물 회로를 나타내는 개략적인 단면도이다.

제 14 도는 제 13 도의 가열로, 보일러 및 연료 전달 장치의 물 회로를 나타내는 물 순환 다이아그램이다.

제 15 도는 다른 가능한 설계를 도시하는 초임계 관류 보편 압력 시스템 (once-through super-critical universal system)의 물 회로 다이아그램이다.

발명의 상세한 설명

제 1 도를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실제 통나무 연소 시스템을 사용하는 발전소의 외형이 도시되어 있다. 발전소에 사용되는 연소 연료에 관한 용어인 "실제 통나무(substantially whole trees)", "통나무", 또는 단순한 "나무"들은, 입자, 조각, 토막, 펠릿, 분말 및 이와 유사한 것들로 매우 광범위하게 가공된 통상의 목재 연료와 구별하기 위하여 사용되며, 목재가 거의 숲에서 절단되었을 때의 형태 그대로 사용된다는 것을 의미한다. 물론, 이러한 용어들은 이송을 위해 가지가 잘린 목재; 발전소 또는 가열로로의 이송중 파손된 목재; 또는 2등분 또는 3등분 한 목재를 포함한다.

통상적으로, 이러한 나무는 예컨대, 평균 무게가 300 파운드 또는 그 이상이며 길이가 40 ft 이상으로 비교적 클 것이다. 예컨대, 6 인치 또는 그 이상의 비교적 큰 직경을 갖는 나무가 바람직하다. 이러한 큰 나무는 비교적 안정되고 느리게 기화 또는 휘발(volatilization)되며, 즉 연소 중의 나무로부터 가스를 방출되게 하는 방식으로 연소될 수 있다. 이러한 가스는 소위 제 2 연소 스테이지인 연소 중인 나무 상부 영역에 있는 연소실 내에서 연소된다. 이 가스는 나무 더미 (pile)의 평균 온도보다 높은 온도에서 연소된다.

가스의 기화 또는 휘발 및 가스의 후속 연소를 제어하는 것은 본 발명의 방법에 따라 나무의 연소를 제어하는 한 요소이다. 실제 통나무가 연소될 때, 나무의 외측면상에 검은 숯 층이 발생된다. 나무 내측면의 연소되지 않은 부분은 "백 목(white wood)"이라 칭한다. 나무의 백목부는 일반적으로 어느 정도의 수분을 보유하며, 이 수분은 다른 탄화수소 물질과 함께 나무가 연소됨에 따라 점진적으로 기화 또는 휘발된다. 연소가 조절되지 않고, 연소되는 나무에 산소가 무제한적으로 공급될 수 있는 경우에, 나무는 신속하게 연소되며 백목내의 수분 및 기타 탄화수소 물질이 급속하게 휘발되는 경향이 있다. 산소가 연소에 이용되기 때문에, 가스가 발생되자마자 이들 가스의 연소가 나무의 표면에서 거의 동시에 발생된다. 따라서, 산소가 연소되는 목재에 용이하게 이용가능한 경우에는, 나무로부터 빠져나온 가스가 기화된 후 급속히 연소되므로 제 2 연소 스테이지내에서 기화된 가스를 이용함으로써 얻는 이득이 실현되지 않는다. 그러나, 본 발명의 방법은, 연소실로의 산소 공급을, 기화된 가스가 제 1 연소 스테이지에서 완전 연소되는 것을방지하게 제어한다. 또한 이렇게 하여 나무 더미를 빠져나와서 제 2 연소 스테이지로 들어가는 기화된 가스는 제어식으로 연소된다. 연소를 두 스테이지로 분리하는 것은 최종 연소가 고체 입자 마스킹(masking)이 없는 가스 형태로 발생하도록 하여 천연 가스 연소와 흡사한 소량의 공기에 의해 매우 효율적인 연소를 제공한다. 기화 속도는 나무의 수분 함량, 연소되는 나무의 온도 및 나무의 크기 등과 같은 많은 변수에 좌우된다. 일반적으로, 직경이 약 10.2㎝(4인치) 이상인 큰 나무가 바람직한데, 이는 연소시 백목의 비율이 크면, 연소가 보다 쉽게 제어될 수 있기 때문이다. 즉, 나무가 급속하게 연소되지 않기 때문이다. 어느 형태의 나무라도 또는 다양한 형태의 나무의 혼합이라도 본 발명의 방법에 사용하기에 적합하다고 여겨진다. 관목(scrub tree) 및 숲에서 채집된 나무가 사용될 수 있지만, 침엽수 또는 상록수는 잎 건조와 관련된 취급 문제 때문에 덜 바람직하다.

발전소는 본 명세서에 기재된 400 MW 발전소를 포함하는 임의의 발전 용량을 갖도록 설계될 수 있다. 10 MW 이상의 발전소가 경제적인 면에서 통나무 연소 시스템용으로 바람직하다.

중앙에 배치된 발전소 구조물(1)은 가열로, 보일러 및 통나무를 가열로에 이송시키는 후술하는 설비를 포함한다. 발전소 구조물(1)은 또한 화력을 전기로 변환시키는, 예를 들면 증기를 발생시켜 터빈을 구동시키는 종래의 발전기를 포함한다.

건조실(2, 3)은 발전소 구조물(1)에 인접하게 그 양측에 대칭적으로 배치된다. 발전소로 운반된 연료용 통나무(4)는, 이들을 연소에 적합하게 만들기 위해통나무내에 함유된 수분을 감소시킬 목적으로, 거의 숲으로부터 절단되어 온 상태로 건조실(2, 3)내로 이송되어 저장된다.

건조실(2, 3)은 건조 대기를 공급받도록 건조기를 구비한다. 건조한 공기는 가열 등 다양한 방법으로 건조실내로 도입될 수 있다. 이들 공기는 가열로/보일러 시스템의 폐열 및/또는 배기 가스를 이용하여 가열될 수 있다. 통상의 발전소내의 열 교환 시스템은 가열로/보일러 시스템에 의해 생성된 열 에너지를 모두 전기로 변환시킬 수 없기 때문에, 변환되지 않은 잔류 열 에너지는 나무를 건조시키는 데 부분적으로 사용될 수 있다. 가열로 보일러 시스템으로부터의 폐열을 이용하는 경우, 건조기는 발전소 구조물(1)로부터의 소정의 폐열을 사용하여 통상 80℉ 내지 140℉의 온수를 공급받는다. 온수는 제 1 도에서 점선(61)으로 도식적으로 도시된 배관을 통해 공급된다. 건조기는 건조실 베이스의 한 측면을 따라 있는 복수의 팬 [그 중 하나가 참조부호 (63)로 표시됨]을 포함한다. 팬(63)은 외부 공기를 구조물내로 흡입하여 배관(61)을 따라 열 교환기를 지나도록 함으로써 공기를 가열한다. 가열된 공기는 건조실을 횡방향으로 가로질러 저장된 나무를 통과한 후 건조 실(2, 3)의 대향 베이스를 따라 있는 개구(65)[상기 개구중 하나가 건조실(2)내에 도시되어 있음]를 통해 빠져나간다. 건조 공기를 가열하는 다른 방법은 배기 가스를 사용하는 것이다. 대부분의 시스템이, 화석 연료를 연소할 때의 가스의 산도에 기인하여 약 300℉ 이하의 배기 가스를 사용하지 않기 때문에, 이러한 가스는 폐열로 간주되어 건조에 사용될 수 있다. 공기 가열용 열 교환기의 실제적 설치는 발전소의 레이아웃(layout) 및 경제적 고려에 따라 변경될 수 있다. 제 1 도를 참조하여 일 예를 위에서 설명하였다. 선택적으로 대형 열 교환기를 발전기 구조물내에 설치하여 가열된 공기를 건조실내로 송풍시킴으로써 가열된 공기를 도입할 수도있다. 건조실에 건조 공기를 공급하는 상술한 모든 방법들을 단독으로 또는 다른 방법들과 조합하여 사용할 수 있다. 본 발명은 어느 특정 공기 가열 방법 또는 전달 시스템에 제한되지 않는다.

상기 실시예에서 통나무(4)는 보통 건조실(2, 3)에서 30일 동안 저장된다. 바람직하게는, 가열 공기가 하부로부터 상부로 저장된 나무 더미를 통과하면서 나무들로부터 습기를 탈취한다. 건조실 자체의 상대 습도는 많은 요인들에 의해 영향을 받기 때문에, 건조 과정은 저장된 나무 더미로 들어가는 가열공기의 상대 습도를 나무 더미에서 빠져나온 공기의 상대 습도와 비교함으로써 더욱 잘 설명할 수 있다. 나무 더미의 하부에서 공급되는 건조 가열공기의 상대 습도는 2% 미만이며, 온도가 약 130℉인 것이 바람직하다. 가열공기가 나무 더미를 통과하여 상부로 유동하면서 나무로부터 습기를 탈취하고, 이 가열 공기는 상부에서 나무더미를 빠져나올 때, 약 76 ℉의 온도와 70%의 상대 습도를 갖도록 냉각된다. 건조중인 나무더미 중간의 상대 습도는 약 35% 정도인 것이 바람직하다. 약 400 MW 용량의 발전소의 경우, 각 건조실은 저장 면적이 약 5 에이커(acres)이고, 길이가 3000 ft에 달하는 규모일 수 있다.

건조실(2, 3) 내부에는 컨베이어(5)가 설치되며, 이 컨베이어는 발전소 구조물(1)내의 가열로 영역으로 연장되어 있다.

컨베이어(5)는 저장을 목적으로 통나무(4)를 외부로부터 건조실 내의 적절한위치까지 이송하거나 나무들을 가열로에 공급하기 위해 건조실로부터 발전소 구조물(1)내의 가열로 영역까지 이송시킨다.

통나무들은 종래의 목재 연소 발전소에서 사용된 바와 같은 나무 토막(wood chip), 나무 조각(shreds), 펠릿(pellets), 먼지(dusts), 분말(powder) 또는 기타 형태로 가공되지 않는다. 통나무들은 거의 수송된 그대로의 상태로 연료로서 가열로에 공급된다. 본 발명에 사용된 목재 연료로는 실제 통나무가 사용되는데, 하나의 평균 중량이 약 300 파운드 이상인 것이 바람직하다.

제 2 도는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가열로/보일러 시스템을 도시하고 있는데, 연소실(10)은 3 개의 연소 영역 또는 3 개의 연소 스테이지를 갖는다. 제 1 연소 스테이지는 목재를 태우고 휘발시키는 것이다. 이러한 초기 연소 스테이지는 종래의 방식으로 정렬된 가열로 벽(12)과 수평 목재 지지 구조체, 바람직하게는 적층된 냉각 화격자(100)로 형성된 연소 영역(11)으로 이루어진다. 제 1 실시예에 따르면, 적층된 냉각 화격자(100)는 다수의 수평한 수냉식 적층 빔 지지체(106)를 구비하는데, 제 2 도에는 그 중 하나만이 도시되어 있다.

작동 시, 실제 통나무(4)는 화격자(100)상으로 이송되어서 초기 연소 영역 또는 스테이지(11)에서 연소되는 연소 재료의 층(bed)을 형성한다. 나무 층이 연소되면 나무내의 가스가 휘발되며, 그 후 이 가스는 제 2 연소 영역 또는 스테이지 (11A)에서 연소되는 나무의 평균 온도보다 높은 온도로 휘발된다. 적층된 냉각 화격자(100)는 인접한 빔(106)들 사이에 갭을 가지며, 그 자세한 구조를 아래에 설명한다. 초기 연소 스테이지(11)에서 통나무의 연소에 의해 생성된 숯(char)은 화격자(100)내의 갭을 거쳐 제 3 연소 영역 또는 스테이지(15)내로 낙하된다. 제 3 연소 스테이지(15)는 가열로 벽(12)의 일부와 하향 경사진 하부벽(16)에 의해 형성된다. 하부벽(16)의 중앙에 형성된 중앙 개구(17)는 재 방출구(18)와 연결되어 있다. 인접한 빔(106) 사이의 갭을 통해 낙하하는 숯과 재는 제 3 연소 스테이지 (15)에서 연소되며, 연소되지 않은 재는 하부벽(16)의 중앙에 수집된다. 그 후 재는 중앙 개구부(17) 및 재 방출구(18)를 통해 가열로의 외부로 배출되어 폐기된다.

목재 연소용 제 1 연소 스테이지(11)는 목재로부터 휘발된 가스가 연소되는 제 2 연소 스테이지(11A)로 이어지며, 이 스테이지는 휘발성 물질의 연소 스테이지라 할 수도 있다. 또한, 목재 연소 스테이지는 연소되는 목재로부터 발생된 숯이 적층된 냉각 화격자(100)의 갭을 통해 낙하하여 계속 연소되는 제 3 연소 스테이지 (15)로 이어진다. 제 2 연소 스테이지는 "상부 연소 영역", 제 3 연소 스테이지는 "하부 연소 영역"으로 각각 불리어질 수 있다.

하부 연소 입구 또는 주 공기 입구(33)는 초기 연소 스테이지(11)의 적층된 냉각 화격자(100) 아래의 제 3 연소 스테이지(15)의 가열로 벽(12)내에 설치된다. 통상의 작동 중에 약 700 ℉의 공기가 이 공기 입구(33)를 통해 수평방향으로 공급된다. 공기 입구(33)를 통해 공급된 공기는 화격자(100)상에서 통나무(4) 층의 연소 온도를 제어한다. 유량 및/또는 2차적으로는 공기 온도를 증가 또는 감소시키는 것에 의해서, 통나무(4)층의 연소율을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 통나무(4)층의 높이는 화격자(100) 바닥으로부터 적어도 3 ft이며, 발전소의 정격 동력에 따라 적어도 화격자(100) 바닥으로부터 12ft인 것이 바람직하다. 한 쌍의 상부 연소또는 2차 공기입구(34)가 초기 연소 스테이지(11)위의 가열로 벽(12)내에 대칭적으로 설치된다. 작동 시에는, 약 700 ℉까지 제어된 공기가 하향 경사 방향으로 초기 연소 스테이지(11)내로 공급됨으로써 공기는 다른 가스들과 효과적으로 혼합되고 또 목재 층 상부 영역에 공급되어 방출 가스의 연소 온도, 즉 제 2 연소 스테이지의 발생 온도를 제어하도록 된다. 공기 입구(33, 34)를 통해 공급되는 공기의 유량 및 온도는 종래의 방법으로 제어된다. 초기 연소 스테이지(11)에서 연소 연료의 온도는 약 2200℉인 것이 바람직하고, 제 2 연소 스테이지(11A)에서 연소되는 가스의 온도는 약 2700℉인 것이 바람직하다.

한 쌍의 목재 공급 또는 주입 개구(19)는 실제 통나무를 가열로내에 공급하도록 초기 연소 스테이지(11)의 가열로 벽(12)내에 대칭적으로 형성된다. 각각의 목재 공급 개구(19)는 게이트(gate)(20)를 가지며, 이 게이트(20)는 목재 공급 개구(19)를 개폐한다. 게이트(20)의 움직임은 게이트 승강기(21)에 의해 작동되며, 이 승강기(21)는 구동 수단(24)에 차례로 연결된 크랭크(22)와 로드(23)를 각각 포함한다. 구동 수단(24)이 작동되면, 출입구 승강기(21)는 게이트(20)를 상하로 이동시킨다.

실제 통나무들이 건조실(2, 3)로부터 가열로의 각각의 목재 공급 개구(19) 주변부로 드래그 컨베이어(drag conveyor)(5)에 의해 이송된다. 이 컨베이어(5)는 통나무(4)를 목재 공급 개구(19)보다 높은 높이의 가열로로 이송시킨다. 공급 피트 공급기(charge pit feeder)(25)는 드래그 컨베이어(5)로부터 통나무를 제거한다. 이 공급 피트 공급기(25)는 신장가능한 로드(26)와 평판부(27)를 구비하며,컨베이어(5)위의 통나무가 이들에 의해서 컨베이어(5)의 이동 방향을 가로질러 수평 방향으로 밀려나게 되고, 그에 따라 통나무는 컨베이어로부터 목재 공급 개구 (19)에 인접하게 형성된 공급 피트(28)위에 떨어진다. 공급 피트(28)는 가열로의 각각의 대향면에 위치한다. 공급 피트(28)의 한측면은 게이트(20)가 형성되며, 다른 한 측면은 램 공급기(29)의 말단판이 형성된다. 공급 피트(28)의 상부 개구는 리드(31)를 갖는 목재 공급 입구(30)이다. 이 리드(31)는 목재 공급 개구(19)를 형성하는 가열로 벽(12)의 수평연장부에 의해 회전가능하게 지지된다. 목재 공급입구(30)는 리드(31)에 부착된 액츄에이터(32)에 의해 개폐된다.

통나무(4)가 컨베이어(5)로부터 공급 피트(28)로 이송되면, 목재 공급 입구 (30)는 개방되나 게이트(20)는 폐쇄되며, 램 공급기(29)는 목재 공급 개구(19)로부터 가장 후퇴된 곳에 위치한다. 공급 피트(28)가 실제 통나무(4)로 채워진 후에, 목재 공급 입구(30)는 폐쇄되고 게이트(20)는 개방되며 램 공급기(29)가 작동되어 통나무를 공급 피트(28)로부터 목재 공급 개구(19)를 통해 초기 연소 스테이지(11)로 밀게 된다. 그에 따라, 통나무는 공급 피트(28)로부터 가열로로 이동된다.

초기 연소 스테이지(11)의 전체 영역이 고르게 연소에 이용될 수 있도록 통나무(4)는 가열로의 각 측면에 형성된 목재 공급 개구로부터 가열로에 번갈아 공급된다. 임의의 종래 메카니즘이 목재의 연소를 개시하는데 이용될 수 있다. 또한, 일단 연소가 시작되면, 이미 연소 중인 나무는 후에 가열로 안으로 이송될 목재들의 연소를 개시하는 메카니즘으로 기능한다.

보일러부(40)가 연소실(10) 상부에 설치되어, 통나무의 연소, 특히 목재의휘발 또는 기화 중에 발생되는 가스의 연소에 의해 생성된 열에너지가 효율적으로 증기를 생성하도록 한다. 그에 따라, 생성된 증기는 제 2 도에는 도시되지 않았지만 발전기로 이송된다. 발전기는 증기의 열에너지를 전기 에너지로 변환시킨다. 보일러와 발전기의 상세한 사항은 종래기술에 공지되어 있으므로 본 명세서에서는 기술하지 않는다. 열에너지를 전기 에너지로 변환시키는 다른 시스템을 사용할 수도 있다.

제 2 도에 도시된 실시예는 3 개의 연소 스테이지, 즉 초기 목재 연소 스테이지(11), 제 2 휘발성 물질 연소 스테이지(11A) 및 제 3 연소 스테이지(15)를 갖지만, 다수의 연소 스테이지를 갖는 것도 가능하다. 제 3 도는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 4 개의 연소 스테이지의 개념적 관계를 도시하고 있다. 중간 또는 제 4 연소 스테이지(50)가 초기 연소 스테이지(11)와 제 3 연소 스테이지 (15)사이에 추가로 설치되어 있다. 이러한 중간 연소 스테이지(50)는 가열로 벽 (12)으로 둘러싸여 있으며, 중앙 개구부(52)가 있는 하향 경사 화격자(51)를 갖는다. 또한, 공기 입구(53)가 가열로 벽(12)에 수평으로 설치되어 공기를 중간 연소 스테이지(50)로 공급한다.

4 개의 스테이지로 된 연소실 구조에 있어서, 인접한 빔(106) 사이의 갭은 실제 통나무의 연소에 의해 생성된 숯이 중간 연소 스테이지(50)로 떨어질 수 있도록 충분히 크게 되어있다. 중간 연소 스테이지(50)에서, 숯은 연소되어 작은 크기의 숯과 재 입자를 생성하며, 이것들은 화격자(51)와 그 중앙 개구(52)를 통해 연소 스테이지(15)로 낙하하고, 여기에서 이것들은 완전 연소되어 재가 된다.

각 스테이지에서 연소되는 연료의 바람직한 온도는 초기 연소 스테이지(11)에서 약 2000℉ 내지 2400℉이고, 중간 연소 스테이지(50)에서 1500℉이며, 제 3 연소 스테이지(15)에서 650℉ 내지 900℉이다. 초기 연소 스테이지(11) 상부의 연소 스테이지(11A)에서의 가스 연소는 약 2400℉ 내지 2800℉에서 발생된다.

이러한 고온의 연소 온도 때문에, 제 1 연소 스테이지(11)에서 목재를 지지하는 화격자(100)는 고온으로 인한 손상을 방지하기 위해 냉각되어야 한다. 본 발명은 포화 온도와 전압(full pressure)의 보일러로부터 급수(feed water)를 순환시키도록 되어 있으므로, 적층된 냉각 화격자는 고온에 견딜 수 있어야 한다. 적층된 냉각 화격자 내로의 급수 온도는 약 680℉ 이고, 압력은 약 2520psi이다. 이러한 변수들은 냉각 화격자 상에서 약 650℉ 내지 700℉인 연소공기의 온도와 약 680℉의 화격자 내의 냉각수 온도 사이에서 바람직한 온도 균형을 허용한다.

제 2 도 및 제 3 도의 적층된 냉각 화격자(100)를 다시 참조한다. 적층된 냉각 화격자(100)는 초기 연소 스테이지(11)에서 가열로 벽(12)의 대향 측면상에 배치된 두 개의 수직 연장 수벽(102, 104)과 일체로 형성되어 있다. 제 1 관군(a first bank of tubes)은 제 1 수벽(102)을 형성하는 제 1 평면에 실질적으로 정렬며, 제 2 관군은 제 2 수벽(104)을 형성하며, 상기 제 1 평편으로부터 이격된 제 2 평면에 실질적으로 정렬된다. 수벽(102, 104)은 다수의 용접 관에 의해 형성되며, 제 2 도 및 제 3 도에는 그 중 2 개만이 도시되어 있으며, 이러한 관들이 격판형 수벽(102, 103)을 형성한다. 이 수벽(102, 104)들은 각각의 목재 공급 개구(19) 아래에 각각 위치한 헤더 파이프(header pipe)(105, 107)에 연결되어 있다. 거의수평하게 적출된 수냉식 빔 지지체(106)는 연료 공급부를 지지한다. 이러한 빔 지지체(106)는 제 2 도 및 제 3 도에 도시된 바와 같이, 수벽(102, 104)의 관을 절곡 (예를 들면, 90° 로)시킴으로써 형성된다. 그 결과, 빔 지지체(106)는 수벽(102, 104)내의 개별 관들이 유체 연통되도록 한다. 가열로 내부의 상측부는 목재 공급 개구 위의 대응 수벽(102', 104')과 정렬될 수 있다.

제 4 도를 참조하면, 제 2 도 및 제 3 도의 4-4 방향으로 본 수벽(102)중 하나의 단부도(end view)가 도시되어 있다. 다른 수벽(104)도 동일한 구조를 취하므로, 그의 설명이 생략되었음을 알 수 있다. 수벽(102)은 다수의 수직 연장 물충전물 충전관(108)으로 구성된다. 이 물 충전관(108)은 함께 용접되어 격판형 수벽을 형성하도록 하는 것이 바람직한다. 다시 말하면, 수벽(102)은 실질적으로 동일 평면에 배열된 연속 어레이의 물 충전물 충전관(108)으로 구성된다. 이 물 충전관 (108)의 직경은 2 인치 내지 4인치이며, 3 인치인 것이 바람직하다.

물 충전관(108)은 두가지 방법중 하나의 바람직한 방법으로 함께 용접된다. 첫째, 전체의 물 충전관(108)은 그들의 인접 관에 직접 용접될 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 인접 관 사이에 갭이 유지되지 않는다. 변형예로, 각각의 물 충전관(108)은 그에 용접된 분리기 판(separator plate)(도시 않됨)이나 기타 이격 요소를 구비할 수도 있다. 이러한 구조에 있어서, 인접한 분리기 판은 함께 용접된다. 그 결과, 각각의 물 충전관(108)은 분리기 판의 크기에 따라 인접한 물 충전관으로부터 이격된다.

물 충전관(108)은 헤더 파이프(105)로부터 수직 하방으로 연장되는 것이 바람직하다. 그러나, 초기 연소 스테이지(11)를 향해 내측으로 각을 이룬 하나 또는 두개의 수벽을 갖는 것도 바람직한 실시예의 범위내에 속한다. 더우기, 물 충전관 (108)은 실질적으로 동일 평면내에 정렬되는 것이 바람직하지만, 물 충전관(108)은 관군내에서 엇갈리게 배열될 수도 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 수벽(102, 104)은 서로 평행하고 빔 지지체(106)에 직각인 것이 바람직하다.

제 4 도와 함께 제 5 도를 참조하면, 격판형 수벽(102)의 일부분을 포함한 3개의 관(110, 112, 114) 다발이 도시되어 있다. 각각의 관(110, 112, 114)은 90°의 절곡부(bend)(116, 118, 120)가 형성되어 있다. 다발의 중간 관(114)에는 정확히 90°의 절곡부가 형성되어 있으며, 관(110, 112)은 중간 관(114)을 향해 수직 하향으로 더 절곡되어 있다. 각각의 관(110, 112, 114)의 길이는 헤더 파이프 (105)로부터 하방 연장될 경우에 상이하다. 예를 들면, 제 5 도에서 관(114)의 길이는 빔 지지체(106)의 상부 위치에서 가장 짧다. 한편, 관(112)은 관(114)의 바로 아래에 놓이도록 절곡되어 있다. 따라서, 관(112)의 길이는 헤더 파이프(105)로부터 수직 하방으로 연장될 때 관(114)보다 길다. 관(110)은 관(114)의 아래로 연장되므로, 관중에 수직 길이가 가장 길다.

관(110, 112, 114)의 적층 순서, 즉 관이 빔 지치체(106)내에서 상부, 중간 또는 하부 위치를 유지하는 순서는 제 4 도 및 제 5 도에 도시한 것으로부터 변화될 수 있다는 것을 당업자는 명확히 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 관(110)은 빔 지지체(106)내의 상부 관으로서 위치될 수도 있고, 관(114, 112)은 각각 중간 및 하부 위치에 보유될 수도 있다. 더우기, 빔 지지체(106)는 충분한 길이가 빔 지지체에 의해 제공되는 한 두개 또는 그 이상의 관 다발로 제조될 수도 있다. 빔 지지체(106)를 포함한 3 개의 관(110, 112, 114) 다발은 단지 도시를 위한 것이다.

제 6 도는 제 2 도 및 제 3 도의 선 6-6을 따라 취한 3 개의 관(110, 112, 114) 다발의 단면도이다. 마모 바(wear bar)(122)는 3 개의 관 다발내의 상부 관 (114)에 용접되는 것이 바람직하다. 마모 바(122)는 실제 통나무를 지지할 때 발생되는 손상으로부터 관(114)을 보호하며, 적층된 관(110, 112, 114)의 다발에 추가의 강성을 제공한다. 각각의 관(110, 112, 114) 다발은 수평하게 적층된 단일의 수냉식 빔 지지체(106)를 형성한다. 복수의 빔 지지체(106)는 제 1 및 제 2 관군 (102, 104)내의 대응 물 충전관(108) 사이의 유체 연통을 중개하면서 초기 연소 스테이지(11)내에 연료 충전물을 보유하는 화격자를 형성한다.

제 7 도는 수직하게 정렬된 관(110, 112, 114) 다발로 형성된 복수의 빔 지지체(106)의 상부 사시도이다. 갭(124)이 각각의 관(110, 112, 114) 다발 사이에 형성된다. 나무의 연소시에 발생된 재(ash) 및 숯이 이 갭(124)을 통해 떨어진다. 수직하게 정렬된 복수의 수냉식 관, 예를 들면 제 2 도 내지 제 7 도에서 3 개가 겹쳐진 관으로 구성된 빔 지지체(106)는 단지 하나의 관으로 겹쳐진 빔 지지체 보다 적층된 냉각 화격자의 강도를 증가시킨다는 것을 당업자들은 알 수 있을 것이다. 빔 지지체를 형성하는데 사용되는 관의 갯수는 가열로의 크기, 사용되는 관의 크기 및 빔 지지체가 지지할 것으로 예상되는 예상 부하 등과 같은 변수에 따라 좌우된다.

바람직한 실시예에 따르면, 격판형 수벽(102)을 형성하는 전체 관의 외경은실제로 동일하며, 격판형 수벽(102)내의 관들은 공간이 없이 서로간에 직접 용접된다. 이러한 형상에서, 인접한 빔 지지체(106) 사이의 갭(124)은 관(110, 112, 114)의 외경의 적어도 두배와 동일하다. 수벽내의 물 충전관(108)의 외경이 모두 동일하고 이들사이에 공간이 없을 때, 인접한 빔 지지체(106) 사이의 갭(124)은 상부 관(114) 아래에 위치된 관의 외경의 총합과 동일하다는 것을 알 수 있을 것이다. 그러나, 갭(124)은 격판형 수벽(102)내의 개별 관용 분리기 판을 제공하거나, 관(110, 112, 114) 다발의 각각의 개별 관의 외경을 상이하게 하거나, 헤더 파이프 (105)를 따라 물 충전관(108)을 엇갈리게 배열하거나, 상기 세가지를 조합하는 것과 같은 비제한적인 많은 방법으로 변경될 수도 있다.

헤더 파이프(105)와 수벽(102)간의 관계는 제 8 도에 도시되어 있다. 공급 개구(19) 아래에 위치된 수벽(102)은 이 공급 개구 바로 아래에서 상부를 따라 헤더 파이프(105)에 결합된다. 헤더 파이프(105)는 링 헤더 타이(ring header tie)(130)에 의해 공급 개구(19)위에 위치된 상부 헤더 파이프(105')에 결합된다. 타이(130)는 제 8 도에 개략적으로 도시되어 있으며, 연소실의 외부로 연장된다. 상부 헤더 파이프(105')는 가열로 벽상의 상방으로 연속되는 상부 수벽(102')에 결합될 수 있다. 이러한 방법으로, 하부 수벽(102) 및 상부 수벽(102')은 유체 연통된다. 후술하는 바와 같이 헤더와 수벽간의 결합은 유사한 방법으로 성취될 수 있다.

제 9 도는 적층된 냉각 화격자를 냉각시키는데 사용되는 물 흐름을 단순화시킨 물 회로 다이아그램이다. 화살표는 물의 흐름 방향을 나타낸다. 드럼(136)은보일러로부터의 물과 증기를 저장하며 절약 장치(141)로부터의 급수를 수용한다. 도면 부호(145)로 표시한 선은 급수 운반관을 나타낸다. 드럼(136)은 다운 코머 파이프(down comer pipe)(137)에 결합되며, 물이 이 파이프를 통해 물 회로에 유입된다. 먼저 물은 머드 드럼(mud drum)으로 공지된 헤더(134)에 들어간다. 머드 드럼(134)은 다운 코머 파이프(137)로부터의 물을 저장하고, 물은 화격자(100)의 빔 지지체(106)의 관을 통해 머드 드럼(134)을 빠져나가 수벽(102)의 관으로 가서 적층된 화격자를 냉각시킨다. 또한, 물은 머드 드럼(134)으로부터 수벽(104)의 관을 통해 분사 헤더(107)를 향해 흐른다. 이러한 형태로, 수벽(102, 104)은 서로간에 유체 연통된다. 다음에, 물은 각각의 수벽(102, 104)을 통과하고, 분사 헤더 (105, 107)를 통과하며, 또 링 헤더 타이(130, 132)를 통과해서 상측으로 이동한다. 물은 상부 수벽(102', 104')의 관을 통해 이동하여 드럼(136)으로 돌아온다. 제 9 도의 물 회로는 적층된 냉각 화격자(100)가 가열로/보일러 물 회로의 일체부인 것으로 도시하였다. 제 3 도에 도시한 실시예의 수로는 제 9 도에 도시한 다이 아그램과 유사하다.

제 10 도는 실제 통나무 연소 시스템의 제 3 실시예를 도시한 것이다. 제 2 도 및 제 3 도와 유사한 요소들은 동일한 도면 부호로 나타냈으며, 상기 실시예와 상이한 특징부에 대해서 설명한다. 이러한 제 3 실시예가 제 2 도 및 제 3 도에 도시한 실시예와 상이한 것은, 실질적으로 절단되지 않은 나무들이 일 측면(제 8 도에서 왼쪽)으로부터만 초기 연소 스테이지(11)로 공급된다는 것이다. 목재를 일측면에서만 공급을 보완하기 위해서, 적층된 냉각 화격자(100)는 연료 공급 개구(19)로부터 약간의 하향 경사도를 갖도록 수정된다.

제 3 실시예에 따른 경사진 냉각 화격자(100)는 일정 깊이의 목재층을 형성할 수 있다 추가의 이점을 갖는다. 이러한 일정한 목재 층의 깊이는 더미 전체를 통해 일정하게 휘발성 가스를 발생시킴과 아울러 가스를 너무 빨리 연소시키고 제 2 연소 스테이지에서 휘발성 가스의 형성을 방해하게 하는 산소 생성을 방지하는데 바람직하다. 따라서, 연료 층을 가로질러 보다 균일한 열 분포가 이루어질 수 있다. 바람직한 실시예에 따른 화격자의 경사도는 약 8°내지 22° 이며, 15°인 것이 바람직하다. 화격자(100)의 경사도는 나무의 종(species), 강(class), 나이, 사이즈 분포를 포함하는 각종 인자에 따라 좌우된다. 따라서, 화격자(100)의 경사도는 발전소의 설치 위치에 대한 설계 변수가 된다.

제 11 도는 제 9 도와 유사한 단순화된 물 회로 다이아그램이다. 제 3 실시예의 주요 차이점은 단 하나의 공급 개구가 존재하기 때문에, 분사 헤더중 하나가 없다는 것이다. 분사 헤더(105)는 공급 개구(19)의 바닥에 유지된다. 물은 제 9 도에 도시한 것과 동일하게 머드 드럼(134)에서 배출되지만, 수벽(104)은 가열로의 측면에 공급 개구가 없기 때문에 하부 및 상부가 없이 연속된다. 단 수벽(102)은 분사 헤더(105)와 링 헤더 타이(130)에 연결되고 상부 분사 헤더(105')는 상부 수벽(102')에 연결된다.

제 12 도는 통나무 연소 시스템의 제 4 실시예를 도시한 것이다. 제 2 도 내지 제 11 도와 유사한 요소들은 동일한 도면 부호를 사용했다. 제 4 실시예는 적층된 냉각 화격자(100)가 연료 공급 개구(19)로부터 약간의 하향 경사도를 갖도록 수정되었다는 점에서 제 10 도의 실시예와 유사하다. 또한, 제 12 도에 따른 통나무 연소 시스템(12)은 4단 연소실의 구조를 갖는다. 특히, 중간 연소 스테이지 (50)가 스테이지(11)와 연소 스테이지(15)사이에 추가된다. 제 12 도의 실시예의 물 회로는 제 11 도에 도시한 물 회로와 유사하다.

제 13 도는 본 발명의 제 5 실시예를 도시한 것이다. 제 2 도 내지 제 12 도와 유사한 요소들은 동일한 도면부호를 사용했다. 이전의 실시예들과 제 5 실시예간의 주 차이점은 적층된 냉각 화격자(100)가 수벽(102, 104)과 일체로 형성되지 않는다는 것이다. 공급 개구(19) 아래의 가열로 벽의 측면은 앞선 실시예들의 수벽 대신에 내화성 절연 벽(152, 153)과 일렬로 정렬되어 있다. 제 5 실시예의 간단한 물 회로 다이아그램을 도시한 제 14 도를 참조한다. 화격자(100) 냉각용 냉각수는 화격자 우측에 있는 머드 드럼(134)을 통과하고 화격자 좌측에 있는 분사 헤더(105)를 통과해서 빔 지지체(106)의 관에 공급된다. 머드 드럼(134) 및 분사 헤더(105)는 각각 드럼(136)으로부터 다운 코머 파이프(138, 137)에 의해 공급된다. 그 다음에, 물은 가열로의 폭을 가로질러 머드 드럼(134) 및 빔 지지체(106)를 통해 좌측면상의 헤더(105)로 이동한다. 제 13 도에 도시하지 않은 접속 파이 프(150)는 분사 헤더(105)로부터 상부 분사 헤더(105')까지 물을 이송시킨다. 우 측면상의 분사 헤더(107')는 다운 코머 파이프(138)에 의해 공급된다. 헤더(105', 107')는 상술한 바와 같이 상부 수벽(102', 104')을 형성하도록 관군에 연결된다. 이러한 방법으로, 적층된 냉각 화격자(100)는 수벽(102', 104')으로부터 물리적 의미에서는 분리되지만, 적층된 냉각 화격자의 관은 유체 연통되어 유지된다. 이런형태의 장치는 기존의 발전소를 개장(retrofitting)하는데 이로울 수도 있다. 기존의 발전소를 통나무 연소 발전소로 변환시키는 것은, 발전소를 제공된 방법으로 개장함으로서 성취될 수 있다. 화격자, 수벽 및 헤더의 정확한 형상은 비용, 구형 발전소 레이아웃, 설계 변경의 신축성등을 포함하는 많은 요인에 따라 좌우된다.

제 15 도는 관류 보편 압력 시스템(once-through universal pressure system)의 개략적인 회로도이다. 본 발명의 시스템은 물/증기 회로의 다른 가능한 구조인 이런 형태의 물/증기 회로를 구비할 수 있다.

본 발명의 통나무 연소 발전소는 종래의 발전소에서 요구되는 목재 가공의 필요성을 없앴기 때문에, 종래의 가공된 목재 연소 발전소에 비해서 연료 비용이 상당히 감소된다. 본 발명의 발전소가 통나무를 멀리 이송할 필요가 없는 장소에 위치된다면, 종래의 가공된 목재 연소 발전소에 비해 연료 비용이 절반 이하로 감소될 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 실제 통나무를 가공 목재와 같이 정확한 측정 속도로 가열로에 공급할 필요가 없다. 오히려, 연소되는 실제 통나무 층이 가스를 안정되고 일정하게 공급하며, 이 가스는 나무가 가마(batch)내로 주기적으로 공급될 수 있도록 나무 층의 연소 온도를 제어함으로써 쉽게 제어될 수 있다. 또한, 나무 층이 보다 크거나 높을 수록, 충분한 가스를 공급하도록 연소되는 층의 온도가 더 낮아진다.

또한, 본 발명의 통나무 연소 시스템은 석탄 연소 발전소에 비해서 경제적이다. 목재 연소 발전소는 화석 연소 발전소에서 통상 배출되는 이산화황의 배출을 방지하므로, 발전소 설비 비용 및 작동 비용이 보다 적게 든다. 석탄 연소 발전소에서 필수적인 전형적인 연도(flue) 가스 제거 기구는 통나무 연소 시스템에서는 필요치 않다.

목재 연소 발전소는 석탄 연소 발전소에 비해서 설비 비용 및 작동 비용이 적게 들고 연료비를 줄일 수 있기 때문에, 통나무 발전소가 비용 면에서 가장 효율적인 대체 수단이다.

본질적으로, 전술한 실시예는 변경이 가능하다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 당업자는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어남이 없이 많은 변경이 이루어질 수 있으며, 상기 범위는 단지 특허청구범위에 의해서만 한정된다는 것을 이해할 것이다.

Claims (19)

1. 발전소의 가열로내에서 연료를 보유하는 장치에 있어서,

   제 1 관군(tube bank)을 형성하는 복수개의 관과;

   제 2 관군을 형성하는 복수개의 관과;

   상기 제 1 관군과 제 2 관군 사이에서 상기 연료를 지지하기 위한 지지수단으로서, 상기 제 1 관군의 각각의 관이 상기 제 2 관군의 대응 관과 유체 연통상태에 있고, 상기 제 1 관군과 상기 제 2 관군내의 대응 관 사이의 유체 연통을 중개하며, 복수개의 수냉식 빔을 포함하고, 상기 빔의 적어도 일부는 하나의 상부 관과 상기 상부 관의 수직 하부에 배치된 하나 또는 그 이상의 하부 관을 적층시킴으로써 형성되며, 상기 상부 관은 상기 제 1 관군의 관중 하나이며, 상기 하부 관은 상기 제 2 관군의 관중 하나인, 상기 지지수단과;

   상기 관군의 관들과 상기 수냉식 빔을 통해 물을 순환시켜 그들을 냉각시키도록 상기 제 1 관군, 상기 제 2 관군 및 상기 지지수단의 수냉식 빔에 물을 공급하기 위한 급수수단을 포함하는 연료 보유장치
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 관군의 관은 절곡되어 상기 지지수단의 일단부를 형성하며, 상기 제 2 관군의 관은 절곡되어 상기 지지수단의 타단부를 형성하는 연료 보유장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 관군은 제 1 수벽을 형성하는 제 1 평면에 실질적으로 정렬되는 연료 보유장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 2 관군은 제 2 수벽을 형성하며, 상기 제 1 수벽으로부터 이격된 제 2 평면에 실질적으로 정렬되는 연료 보유장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 1 관군과 상기 제 2 관군은 평행하고, 상기 지지수단은 상기 제 2 관군을 향하여 하향으로 경사지는 연료 보유장치
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 1 관군과 상기 제 2 관군은 평행하고, 상기 관군은 상기 지지수단과 수직을 이루는 연료 보유장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 지지수단의 상기 빔 사이에 갭이 존재하는 연료 보유장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 지지수단의 각각의 빔은 적어도 3 개가 수직하게 정렬된 관의 적층체 (stack)로 이루어진 연료 보유장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 지지수단을 강화시키고 마모면을 제공하기 위하여 상기 지지수단의 빔의 상부 관의 상측에 용접된 마모 바(wear bar)를 더 포함하는 연료 보유장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 급수수단은 물을 스팀 드럼(steam drum)으로부터 머드 드럼(mud drum)으로 도입하는 수단을 포함하고, 상기 머드 드럼은 상기 수냉식 빔과 상기 제 2 관군의 교차부에 위치하며, 상기 머드 드럼은 물을 상기 수냉식 빔을 통하여 상기 제 1 관군내로 지향시키고 또한 물을 제 2 관군을 통해 지향시키는 연료 보유장치.
11. 발전소의 가열로내에 연료를 보유하는 장치에 있어서,

    상기 연료를 지지하는 지지수단으로서, 복수개의 수냉식 빔으로 이루어지고, 상기 빔의 적어도 일부는 하나의 상부 관을 그것의 수직 하부에 배치된 하나 또는 그 이상의 하부 관과 적층시킴으로써 형성되는 상기 지지수단과;

    상기 수냉식 빔에 물을 공급함으로써 상기 지지수단의 수냉식 빔이 물의 순환에 의하여 냉각될 수 있도록 하는 급수수단을 포함하는 연료 보유장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 지지수단은 하향으로 경사진 연료 보유장치.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 빔들 사이에 갭이 존재하는 연료 보유장치.
14. 제 11 항에 있어서,

    상기 빔은 적어도 3 개가 수직하게 정렬된 관의 적층체로 이루어진 연료 보유장치.
15. 제 11 항에 있어서,

    상기 지지수단의 일측면위에 이격 배치된 제 1 관군을 형성하는 복수개의 관과;

    상기 지지수단의 타측면위에 이격 배치된 제 2 관군을 형성하는 복수개의 관을 더 포함하고,

    상기 제 1 관군은 상기 지지수단의 수냉식 빔과 유체 연통하고, 상기 제 2 관군은 상기 지지수단의 수냉식 빔과 유체 연통하는 연료 보유장치.
16. 제 11 항에 있어서,

    상기 지지수단을 강화시키고 마모면을 제공하기 위하여 상기 지지수단의 상부 관의 상측에 용접된 마모 바를 더 포함하는 연료 보유장치.
17. 발전소에 동력을 공급하는 시스템에 있어서,

    통나무가 연소되는 연소실을 내부에 규정하는 수단과;

    연소를 위해 통나무를 상기 연소실로 운반하는 컨베이어수단과;

    상기 통나무를 상기 컨베이어수단으로부터 상기 연소실로 주입하기 위한 주입수단과;

    상기 통나무의 연소열을 흡수하기 위한 것으로, 흡수된 열을 전력으로 변환하기 위한 수단에 작동가능하게 연결된 흡열수단과;

    연소중 상기 통나무를 상기 연소실내에 보유하기 위한 보유 수단을 포함하며, 상기 보유 수단은,

    제 1 관군을 형성하는 복수개의 관과,

    제 2 관군을 형성하는 복수개의 관과,

    상기 제 1 관군과 제 2 관군 사이에서 연료를 지지하기 위한 지지수단으로서, 상기 제 1 관군의 각각의 관이 상기 제 2 관군의 대응 관과 유체 연통상태에 있고, 상기 제 1 관군과 상기 제 2 관군내의 대응 관 사이의 유체 연통을 중개하며, 복수개의 수냉식 빔을 포함하고, 상기 빔의 적어도 일부는 하나의 상부 관과 그것의 수직 하방에 배치된 하나 또는 그 이상의 하부 관을 적층함으로써 형성되며, 상기 상부 관은 상기 제 1 관군의 관중 하나이며, 상기 하부 관은 상기 제 2 관군의 관중 하나인 상기 지지수단과,

    상기 관군의 관들과 상기 수냉식 빔을 통해 물을 순환시킴으로써 그들을 냉각될 수 있도록, 상기 제 1 관군, 상기 제 2 관군 및 상기 지지수단의 수냉식 빔에 물을 공급하기 위한 급수수단을 포함하는 동력 공급 시스템.
18. 발전소에 동력을 공급하기 위한 시스템에 있어서,

    통나무가 연소되는 연소실을 내부에 규정하는 수단과;

    연소를 위해 통나무를 상기 연소실로 운반하는 컨베이어수단과;

    상기 통나무를 상기 컨베이어수단으로부터 상기 연소실로 주입하기 위한 주입수단과;

    상기 통나무의 연소열을 흡수하기 위한 것으로, 흡수된 열을 전력으로 변환하기 위한 수단에 작동가능하게 연결된 흡열수단과;

    연소중 상기 통나무를 상기 연소실내에서 보유하는 수단을 포함하며, 상기 보유 수단은,

    상기 연료를 지지하기 위한 지지수단으로서, 복수개의 수냉식 빔을 포함하고, 상기 빔의 적어도 일부는 하나의 상부 관과 그것의 수직 하부에 배치된 하나 또는 그 이상의 하부 관을 적층함으로써 형성되며, 상기 상부 관은 상기 제 1 관군의 관중 하나이며, 상기 하부 관은 상기 제 2 관군의 관중 하나인 상기 지지수단과;

    상기 수냉식 빔에 물을 공급하여 상기 지지수단의 수냉식 빔이 물의 순환에 의하여 냉각될 수 있도록 하는 급수수단을 구비하는 동력 공급 시스템.
19. 발전소에서 전기를 발생시키기 위해 화력을 공급하는 방법에 있어서,

    절단되거나 가지가 잘려지지 않은 통나무를 연소실로 이송하는 단계와;

    상기 연소실내에서 적층된 냉각 화격자상에 상기 통나무의 층을 형성하는 단계와;

    상기 연소실내에서 제 1 연소 스테이지중 상기 통나무의 층을 연소시켜, 상기 통나무내의 휘발성 가스를 상기 제 1 연소 스테이지 위로 휘발시키는 연소단계와;

    상기 통나무 층 위의 영역인 제 2 연소 스테이지 중에서 상기 휘발성 가스를 연소시키는 단계로서, 상기 제 2 연소 스테이지는 상기 제 1 연소 스테이지의 평균온도보다 높은 온도에서 연소되는 상기 연소단계와;

    상기 통나무 층 아래의 영역인 제 3 연소 스테이지 중에서 상기 제 1 연소 스테이지로부터의 숯을 연소시키는 단계와;

    상기 통나무의 연소 온도를 제어하는 단계와;

    연소되는 나무 아래에서 흐르는 공기의 유량을 제어하는 단계와;

    상기 연소실 위에 위치된 동력 증기 발생기의 보일러부의 연소 열을 흡수하는 단계와;

    상기 적층된 냉각 화격자를 통해 물을 순환시켜서, 연소 중 상기 화격자를 냉각시키는 순환단계를 포함하는 화력 공급방법.