PelletsverbrennungEine Pelletanlage ist ein wahres Vorbild in Sachen Effizienz und Emissionsarmut. Diese beiden Vorzüge spielen bereits bei der Konstruktion eines Pelletkessels eine große Rolle. Die Geräte müssen entsprechend verschiedener Verbrennungsphasen ausgelegt werden, damit der komplexe Verbrennungsvorgang von Holz optimal genutzt werden kann.

Die verschiedenen Verbrennungsphasen im Detail

In der Trocknungsphase verdampft zunächst das Wasser, das im Holz enthalten ist, bei Temperaturen bis zu 150 °C. Im Anschluss gasen unter anderem Wasserstoff, Methan und Kohlenstoffmonoxid aus den Holzteilen. Diesen energiereichen Holzgasen wird Sekundärluft zugeführt, die sich in der Folge entzünden und verbrennen kann. Je nach Güte des Brennstoffs liegt der Flammpunkt der Brenngase bei Temperaturen zwischen 230 und 280 °C. Hiernach verwandeln sich die Feststoffe Lignin und Zellulose in einen gasförmigen Zustand. Das Holz hat bei einer Temperatur zwischen 500 und 600 °C etwa 85 Prozent seiner trockenen Substanz in Form von Wasser, Kohlenstoffdioxid und brennbaren Gasen verloren. Übrig bleibt noch energiereiche Holzkohle.

Entscheidend für eine vollständige und damit emissionsarme Verbrennung sind:

  • eine ausreichende Zufuhr von Luftsauerstoff
  • eine bestmögliche Durchmischung von Brenngasen und Luftsauerstoff
  • eine ausreichend dimensionierte Temperatur von mindestens 800 °C in der Ausbrandzone
  • eine lange Verweilzeit der heißen Rauchgase, die mindestens zwei Sekunden bei 800 °C betragen muss

Insbesondere Kohlenmonoxid, das aus dem Holz entweicht, muss vollständig verbrannt werden und dies nicht nur, weil es giftig ist, sondern auch aufgrund der hohen Verluste durch die chemisch gebundene Energie. Bereits ein Prozent Kohlenmonoxid im Verbrennungsgas kann einen Wirkungsgradverlust von vier bis sechs Prozent bedeuten.

Eine mindestens zweistufige Zufuhr der Verbrennungsluft ist für den mehrstufigen Verbrennungsablauf sehr wichtig. Nicht alle Inhaltsstoffe von Holz können verbrennen; es bleiben in der Asche feste Rückstände wie Sulfidschwefel oder Kohlenstoff zurück, die sich jedoch beispielsweise als Dünger verwenden lassen.

Was bedeuten die Verbrennungsphasen für die Funktionsweise eines Pelletkessels?

Auf Grundlage der verschiedenen Verbrennungsphasen konnten sich in der Praxis drei verschiedene Feuerungstypen im Bereich der Pelletheiztechnik durchsetzen.

Typ 1: Unterschubbrenner

Als Basiseinheit eines Unterschubbrenners dient ein Metallrohr, an dessen Ende sich eine Brennerschale aus Stahl befindet. Bei manchen Modellen werden die Holzpellets durch eine Ringscheibe geschoben, die sich am oben gebogenen Ende eines Metallrohrs befindet. Luft kann durch Löcher im Brennteller zum Brennstoff strömen. Vorteilhaft an der Unterschubfeuerung: Ein ruhiges Glutbett, das sich symmetrisch aufbauen kann, ist durch eine kontrollierte Zufuhr des Brennstoffs durch die Mitte des Brenntellers gewährleistet.
Die Reinigung des Brenners ist wartungsfreundlich, denn mechanische Vorrichtungen oder Motoren sind unnötig. Dies wird von den Pellets selbst erledigt, wenn nachkommende Holzpresslinge die Asche über den Brennerrand in den Aschekasten schieben.

Typ 2: Pelletkessel mit seitlichem Einschub

Auch bei Kesseln, die über einen seitlichen Einschub verfügen, werden die Pellets langsam in die Verbrennungszone geführt. Mithilfe einer Lichtschranke oder einem Niveaufühler kann die Brennstoffhöhe gemessen werden. In der Regel ist die Brennkammer mit hitzebeständigem Siliziumkarbid ausgekleidet. Sobald in der Brennkammer Primär- und Sekundärluft eingeführt worden ist, können die Verbrennungsgase in der anschließenden Zirkulationszone vollständig ausbrennen. Zirkulations- und Brennkammer sind durch eine Engstelle voneinander getrennt. Hierdurch ist eine Vermischung der Brenngase mit Luftsauerstoff gewährleistet.

Typ 3: Fallschachtfeuerungen

Bei diesem Feuerungstyp fallen die Holzpellets aus einem Schacht über eine Rutsche auf einen Schalenbrenner oder einen Brennrost. Durch diese Anordnung wird der Brennstoffnachschub von der Glutzone getrennt. Somit lässt sich die Anlage emissionsarm und schnell abstellen. Zudem verfügt die Konstruktion über eine Rückbrandsicherung, die Hersteller bei den beiden anderen Feuerungssystemen über speziell entwickelte Zellradschleusen realisieren. Kessel mit Fallschachtfeuerungen funktionieren sowohl mit Brennräumen aus Siliziumkarbid oder Schamott als auch mit Brennerschalen, die aus hitzefestem Edelstahl gefertigt sind.

Qualität der Verbrennung von Konstruktion des Gerätes abhängig

Grundsätzlich gilt, dass es nicht vom Feuerungstyp, sondern von der Gerätekonstruktion abhängt, ob ein Kessel Holzpellets gut oder schlecht verbrennen kann. Die Verweilzeit der Verbrennungsgase im Brenner, die Temperatur der Verbrennungsgase und deren Durchmischung mit ausreichend Luft sind entscheidende Faktoren für eine vollständige Verbrennung.
Da es für den Verbraucher jedoch sehr schwer ist, Feinheiten im Bereich der Verbrennungstechnik erkennen und beurteilen zu können, sollte darauf geachtet werden, sich für ein Produkt zu entscheiden, das von einem anerkannten Institut geprüft worden ist.