Festbrennstoffeuerstätten

Feuerstätten mit unterem Abbrand

Stückholzkessel mit unterem Abbrand nach dem Naturzugprinzip

Aufgrund der besonderen Konstruktion durchströmt beim Unterbrandkessel die Verbrennungsluft nur den unteren Teil des aufgelegten Brennstoffes. Der überwiegende Teil (2/3 der Brennstoffmenge) wird im Füllschacht vorgetrocknet und rutscht entsprechend der unten abgebrannten Menge von selbst nach. Der Brennstoff wird nur zum Teil vom Glutbett erfasst und verbrennt so gleichmäßiger, da nicht schlagartig der gesamte Brennstoff von der Verbrennung erfasst wird. Die 4 Verbrennungsphasen laufen hier gleichzeitig ab, was einer kontinuierlichen Beschickung sehr nahe kommt. Die problematische Nachheizphase wie beim Durchbrandkessel entfällt

Stückholzkessel mit unterem Abbrand

Bei diesen Kesseln können die Gebläse entweder druckseitig oder saugseitig zum Einsatz kommen. In jüngster Zeit werden die Feuerstätten vermehrt mit saugseitigem Gebläse angeboten. Ein Vorteil ist der ständige Unterdruck in der Brennkammer. Diese Feuerstätten werden fast ausschließlich mit unterem Abbrand betrieben.

Für den Ausbrand steht eine unterhalb oder seitlich des Füllschachtes angeordnete Brennkammer zur Verfügung. In diese heiße Brennkammer wird meist zusätzlich noch vorgewärmte Sekundärluft eingedüst, um das Verbrennungsergebnis nochmals zu steigern. Heiße Brennkammern mit sehr großer Masse halten nach dem Abschalten des Gebläses meist noch länger ihre guten Verbrennungsergebnisse. Durch die geteilte Luftführung lässt sich durch die Primärluft die Leistung regulieren, die
Sekundärluft wird dem Bedarf entsprechend zum vollkommenen Ausbrand der Schwelgase dosiert.

Brennkammern die seitwärts angeordnet sind, haben den Vorteil, dass keine Asche und kleine Holzstücke in die Brennkammer (Brennerdüsen) fallen.

Holzheizkessel modernster Bauart haben ein leistungsgeregeltes Gebläse.

Hier wird unterschieden zwischen einem stufengeregeltem Gebläse oder einem modulierendem Gebläse. Diese Feuerstätten passen sich mit der Gebläseleistung dem Wärmebedarf an und reduzieren damit die emissionsträchtigen Stillstandszeiten.

Modernste Anlagen sind mit einer Lambdaregelung ausgestattet, über die dann die Gebläseleistung und die Primär- und Sekundärluft angesteuert wird.

Stückholzkessel unterer Abbrand mit Verbrennungsluftgebläse

Stückholzkessel und Pufferspeicher

Die BimSchV empfiehlt eine Mindestgröße von 25 Liter/kW Kesselleistung. Grundsätzlich sollten Stückholzkessel mit Pufferspeicher installiert werden. Durch das Puffervolumen (Wasser) wird einerseits Wärme gespeichert und der Heizkessel muss seltener bedient werden (höher Komfort). Zum anderen wird der Heizkessel nur mit Vollast betrieben, auch wenn keine Wärme abgenommen wird, dadurch ist eine umweltfreundlichere Betriebsweise bei höchstem Wirkungsgrad gewährleistet.

Lufterhitzer

Warmluftöfen wurden bis jetzt nur für handbeschickte Brennstoffeinfüllung ausgeführt. Durch die Entwicklungen in der Holzindustrie steht das Restholz aber vermehrt in Form von Schnitzeln oder Briketts zur Verfügung. Eine automatische Zuführung des Brennstoffes erhöht den Komfort und ermöglicht es, die Wärme nach Bedarf zu erzeugen und damit den Brennstoff Holz ökonomischer zu nutzen.

Ein Warmluftofen ist frostsicher und kann somit zur Beheizung von Räumen eingesetzt werden, die nur sporadisch genutzt werden. Mit der Warmluft kann aber auch eine Holz-, Späne- oder andere Trocknung ohne zusätzliche Wärmetauschung wie mit Wasser als Wärmeträger durchgeführt werden. Bei mechanischer Beschickung können verschiedene Feuerungskonzepte zum Einsatz kommen (wie z. B. Unterschubsystem, Vorofenprinzip..)

Mechanisch beschickte Anlagen

Voraussetzung für eine mechanisch beschickte Holzheizung sind leicht transportierbare Holzstücke. Darum arbeiten die meisten Anlagen mit Holzhackschnitzeln.

Es ist immer darauf zu achten, dass für das jeweilige Heizsystem geeignete Hackschnitzel eingesetzt werden, die betriebssicher sind und die Grenzwerte nach BImSchV sicher einhalten können. Von einem Vorratsbehälter werden die Holzhackschnitzel vollautomatisch zur Feuerstätte gebracht. Transportelemente können mehrere Schnecken vom Behälter zur Feuerstätte sein, wobei die letzte der Schnecken Dosierschnecke genannt wird. Bei Wärmebedarf werden die Brennstoffförderung (Schnecken) eingeschaltet. Wird keine Wärme mehr benötigt, werden Brennstoffförderung und Luftzufuhr ausgeschaltet. Für den Feuerunterhalt wird die Brennstoffzufuhr periodisch wieder eingeschaltet.

Vorofenfeuerung

Als Vorofenfeuerung werden vom Kessel getrennt angeordnete Feuerungssysteme bezeichnet. Im Vorofen wird der Brennstoff ohne Wärmeabfuhr in einer heißen Brennkammer verbrannt. Die dabei entstehenden brennbaren Schwelgase gelangen unter Beimischung von Sekundärluft zur Brennkammer im Kessel, wo die Nachverbrennung und die Wärmeabgabe an das Heizungswasser stattfindet.

Die Vorofenfeuerung erzielt hohe Temperaturen, was Voraussetzung für eine gute Verbrennung mit geringen Emissionen ist. Allerdings weisen ungenügend isolierte Voröfen hohe Strahlungsverluste auf. Um diese Strahlungsverluste zu minimieren werden neueste Anlagen mit in der Feuerstätte integrierten Voröfen angeboten. In Feuerungsanlagen mit heißer Brennkammer können Festbrennstoffe mit Wassergehalten bis zu 50 % verfeuert werden. Feuerraum und Nachbrennkammer müssen der Brennstoffqualität , insbesondere dem Wassergehalt angepasst sein.

Eine Anlage für Holzschnitzel mit einem Wassergehalt bis zu 40 % erreicht beim Verbrennen von zu trockenem Holz eine zu hohe Feuerraumtemperatur was zu Materialschäden und Schlackenbildung führen kann.

Unterschubfeuerung

Der Brennstoff wird von unten durch die sogenannte Stockerschnecke der Feuermulde (Retorte) zugeführt. Die Primärluft wird durch Ventilatoren am Boden zur Brennstoffvergasung eingeleitet. Die Sekundärluft wird über der Feuermulde zugeführt. Wichtig ist, dass die Primärluft gleichmäßig in die Feuermulde eingeblasen wird. In der der darüberliegenden Nachbrennkammer verbrennen die Schwelgase.

Nach der Verbrennung der Gase in der Brennkammer werden die heißen Abgase in den Wärmetauscher geführt. Die regelbare Leistungsabgabe dieser Anlagen reicht von 30-100%. Die Entaschung erfolgt manuell oder automatisch, eine Kesselreinigung von Hand ist mindestens alle 4 Wochen notwendig.

Vorschubfeuerung

Vorschubrostfeuerungen werden verwendet wenn sehr unterschiedliche Brennstoffsortimente mit zum Teil sehr hohem Wasser- und Rindenanteil vorliegen. Diese Technik erlaubt große Brennstofftoleranzen. Insbesondere in Vorschubrostfeuerungen mit Umkehrflamme erfolgt auf der ersten Zone des Rostes eine Brennstoffvortrocknung, so daß Brennstoff mit bis zu 60 % Wassergehalt verbrannt werden kann.

Moderne Feuerungstechnik

Feuerstätten mit oberem Abbrand (Durchbrand)

Beim Durchbrandsystem wird die Verbrennungsluft durch den Rost und somit durch den Brennstoff geführt. Die Zündung erfolgt unten, das Glutbett entwickelt sich über dem Rost unter dem restlichen Brennstoffvorrat. Der gesamte Brennstoff ist im Feuer und setzt Schwelgas frei. Zur umweltfreundlichen Verbrennung muß daher ausreichend Verbrennungsluft zur Schwelgasentwicklung zugeführt werden. Feuerstätten mit oberem Abbrand sind meistens als Kohlefeuerungen kozepiert und haben vielfach nur eine Primärluftführung und gleichzeitig einen wassergekühlten Rost und wasserführende Seitenwände, die sich für die Holzverbrennung negativ auswirken.