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Die
Erfindung betrifft eine Kleinfeuerungsanlage für pflanzliche Biomassen nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit einer Brennkammer, in welche die
Biomasse einleitbar ist.
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Im
Hinblick auf immer knapper werdende Ressourcen an fossilen Brennstoffen
wie beispielsweise Erdöl
und Erdgas, hat pflanzliche Biomasse als Energieträger in jüngster Zeit
immer mehr an Bedeutung gewonnen. Es wurden daher beispielsweise Kleinfeuerungsanlagen
entwickelt, in welchen in einer Brennkammer Biomasse, insbesondere
Holzpellets, verbrannt werden. Zum kontinuierlichen Betrieb der
Anlagen muss der Brennstoff beziehungsweise müssen die Holzpellets der Brennkammer
automatisch zugeführt
werden.
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Zur
Anwendung im Wohnungsbau (Ein- und Mehrfamilienhäuser mit einem Leistungsbereich
kleiner hundert Kilowatt), auf die die vorliegende Erfindung insbesondere
gerichtet ist, sind verschiedene Feuerungsarten beziehungsweise
entsprechende Kleinfeuerungsanlagen bekannt.
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Bei
der so genannten Unterschub-Feuerung wird der Brennstoff langsam
von unten in die Brennkammer geschoben. Eine Feuerungsstätte für Unterschub-Feuerung lässt sich
einfach und robust aufbauen und arbeitet zuverlässig und relativ wartungsarm.
Des Weiteren wird die Asche von nachschiebenden Pellets über den
Rand des Brenntellers geschoben und fällt ohne weitere Hilfsmittel
in einen Aschekasten.
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Bei
schlechter Durchmischung mit Luft können jedoch unverbrannte Pelletteilchen über den Brenntellerrand
fallen, weil sie automatisch nach außen über die Verbrennungszone geschoben
werden. Des Weiteren stehen die Pellets im Fördersystem immer direkt in
Verbindung mit der Glutzone. Stoppt die Anlage, kann der Brennstoff
wegen Luftmangel nicht mehr vollständig verbrennen und schwelt
mit höherer Emission
nach. Es sind daher besondere Vorkehrungen gegen einen Rückbrand
notwendig. Des Weiteren gelangen die Pellets in verdichteter Form
auf den Brennteller, wodurch die Primärluft eine schlechte Angriffsmöglichkeit
hat. Dies führt
zu einem verzögerten
Abbrand, wobei im ungünstigsten
Fall unverbrannte Bestandteile übrig
bleiben.
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Bei
der so genannten Seiteneinschub-Feuerung ist ein kompakter Aufbau
der Feuerungsstätte möglich. Des
Weiteren kann der Füllstand
mittels einfacher Niveaufühler
oder Lichtschranken gemessen werden. Weiterhin erlauben Brennkammern
aus Schamott oder Silizium-Karbid mit Querschnittsverengung zum
Flammenraum hohe Temperaturen. Dies führt zu einem hohen Wirkungsgrad
bei besonders niedrigen Emissionen.
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Allerdings
ist das Glutbett nicht homogen, weil es gleichzeitig aus unverbrannten,
angekohlten und glühenden
Pellets besteht. Deshalb ist eine gleichmäßige Gasaufbereitung über den
gesamten Feuerraumquerschnitt nicht möglich. Da die Pellets im Fördersystem
immer direkt in Verbindung mit der Glutzone stehen, kann, wenn die
Anlage stoppt, der Brennstoff wegen Luftmangel nicht mehr vollständig verbrennen.
Des Weiteren sind besondere Vorkehrungen gegen einen Rückbrand
notwendig. Darüber hinaus
hat die Primärluft
eine schlechte Angriffsmöglichkeit,
da die Pellets in verdichteter Form auf den Brennteller gelangen.
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Bei
der so genannten Fallschacht-Feuerung fallen die Pellets aus einem
Füllschacht über eine Rutsche
auf einen Brennrost oder in einen Schalenbrenner. Weil der Pelletnachschub
dadurch konstruktiv von der Glutzone getrennt ist, lässt sich
die Anlage schnell und Emissionsarm abstellen. Außerdem stellt die
Konstruktion eine Rückbrandsicherung
dar, die bei den beiden anderen Feuerungssystemen über zum
Teil speziell entwickelte Zellradschleusen realisiert werden müssen.
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Allerdings
stören
herunterfallende Pellets das Glutbett stark, wodurch vermehrt Staub
und unverbrannte Partikel aufgewirbelt werden können. Des Weiteren kann ein
instabiles Verbrennungsverhalten entstehen. Darüber hinaus gelangen Feinteile
im Brennstoff nicht in die Glutzone, weil sie mit dem Strom der
Verbrennungsgase mitgerissen werden, so dass sie den Staubanfall
im Abgas erhöhen.
Für eine
automatische Entaschung der Brennerschalen ist es erforderlich,
den Rost zu kippen oder zu rütteln. Hierzu
sind besondere Vorrichtungen erforderlich, die in den heißen Bereich
der Anlage eingebaut werden müssen.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung eine eingangs genannte Kleinfeuerungsanlage
zur Verfügung
zu stellen, welche bei reduzierter Emission und erhöhtem Wirkungsgrad
auf komfortable Weise kontinuierlich betrieben werden kann.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des kennzeichnenden
Teils des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß der Erfindung
ist eine Kleinfeuerungsanlage für
pflanzliche Biomassen, mit einer Brennkammer, in welche die Biomasse
einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Biomasse mittels eines
luftdurchlässigen
Transportbandes in die Brennkammer einleitbar ist. In vorteilhafter
Weise wird die Biomasse auf dem Transportband durch die Brennkammer
geführt
und auf dem Transportband verbrannt.
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Dadurch,
dass die Biomasse mittels eines luftdurchlässigen Transportbandes in die
Brennkammer einleitbar ist, lässt
sich die Biomasse einerseits auf einfache Weise der Brennkammer
zuführen
und andererseits wird eine sehr gute Verbrennung der Biomasse erreicht.
Insbesondere wird einer Versinterung der bei der Verbrennung entstehenden
Schlacke entgegengewirkt.
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Da
die Verbrennung der Biomasse auf dem Transportband stattfindet und
das Transportband luftdurchlässig
ist, können
Verbrennungsrückstände durch
Zufuhr von Luft gekühlt
werden. Dies wirkt einem Schmelzen der Verbrennungsrückstände und damit
beispielsweise bei der Verbrennung von Holzpellets einer Verschlackung
von Holzasche entgegen. Des Weiteren wird dadurch, dass die Biomasse auf
einem Transportband in die Brennkammer eingeleitet wird, vermieden,
dass die Biomasse als Haufen verbrannt wird. Dies ist besonders
vorteilhaft, da gerade bei einer Verfeuerung von Holzpellets bei
einer Haufenbildung eine vollständige
Verbrennung der Holzpellets nicht erreicht werden kann, was die
Bildung von Ruß und
Teer begünstigt.
Diese Nachteile treten insbesondere bei einer schlechten Pelletqualität auf.
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Durch
die Anordnung der Biomasse auf einem Transportband lassen sich darüber hinaus
Verbrennungsrückstände Problemlos
aus der Brennkammer entfernen. Denn durch die Anordnung der Biomasse
auf dem Transportband lassen sich die Verbrennungsrückstände aus
der Brennkammer auf die gleiche Art und Weise entfernen, wie der
Brennkammer Biomasse zugeführt
wird. Das Transportband braucht lediglich so dimensioniert zu sein,
dass es aus der Brennkammer hinausführt, wodurch die Verbrennungsrückstände in einen
am Ende des Transportbandes angeordneten Auffangbehälter abgeworfen
werden können.
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In
vorteilhafter Weise weist das Transportband Keramikfasern oder Keramikplättchen auf. Hierdurch
lässt sich
auf einfache Weise eine Luftdurchlässigkeit des Transportbandes
erreichen.
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Besonders
vorteilhaft ist jedoch, wenn das Transportband vollständig aus
Keramikfasern oder Keramikplättchen
besteht, insbesondere aus einem reißfesten Keramikgewebe. Das
Keramikgewebe hat vorzugsweise in Transportrichtung des Transportbandes
verlaufende Kettfäden
und rechtwinklig zu den Kettfäden verlaufende
Schussfäden.
Ein derartiges Keramikgewebe ist hochtemperaturbeständig und äußerst resistent
gegen geschmolzene Metalltropfen. Des Weiteren zeichnet es sich
durch eine hohe mechanische Stabilität und eine hohe Belastbarkeit
bei Temperaturschocks aus.
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Durch
die Ausbildung des Transportbandes aus Keramikgewebe wird eine sehr
gute Luftdurchlässigkeit
erreicht. Besonders vorteilhaft ist, dass die Luft nicht nur an
einzelnen Stellen durch das Transportband dringt, sondern im Wesentlichen
flächig, das
heißt
etwa gleichmäßig verteilt.
Hierdurch lassen sich auf dem Transportband liegende Verbrennungsrückstände sehr
gut kühlen,
was einer Verschlackung insbesondere der bei der Verbrennung von
Holzpellets entstehenden Holzasche entgegenwirkt. Des Weiteren dient
die das Gewebe durchströmende
Luft einer besseren Vergasung und damit einer besseren Verbrennung
der Biomasse. Durch die zugeführte Luft
wird somit nicht nur einer Verschlackung der Verbrennungsrückstände entgegen
gewirkt sondern auch noch die Verbrennung verbessert.
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Wenngleich
sich ein Transportband aus einem Keramikgewebe auch als besonders
vorteilhaft erwiesen hat, so könnten
auch andere temperaturbeständige
felxible Gewebe zum Einsatz kommen.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass das Transportband über eine
Auflage geführt
ist, welche erste Luftaustrittsöffnungen
aufweist. Hierdurch lässt
sich auf einfache Weise Luft durch das Transportband leiten. Denn
die durch die ersten Luftaustrittsöffnungen strömende Luft
durchdringt das Transportband. Bei einem aus Keramikfasern bestehenden
Transportband findet in vorteilhafter Weise noch eine Verteilung
der aus den ersten Luftaustrittsöffnungen
austretenden Luft statt. Hierdurch werden auf dem Transportband
angeordnete Verbrennungsrückstände gleichmäßig gekühlt.
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Sehr
vorteilhaft bei der letztgenannten Ausführungsform ist es, wenn die
Auflage zumindest teilweise die Wandung eines Hohlraums bildet,
welcher einen Luftzufuhr-Anschluss aufweist. Hierdurch lässt sich
eine Vielzahl von ersten Luftaustrittsöffnungen mit Luft versorgen.
Wird dem Hohlraum über
den Luftzufuhr-Anschluss
Luft zugeführt,
tritt diese durch die ersten Luftaustrittsöffnungen aus und durchdringt das
luftdurchlässige
Transportband.
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In
vorteilhafter Weise ist der Hohlraum im Querschnitt U-förmig mit
zueinander abgebogenen Schenkelenden ausgebildet. Hierdurch lässt sich
der Verfeuerung der auf dem Transportband liegenden Biomasse weitere
Luft zuführen,
wodurch die Verbrennung verbessert wird. Hierzu brauchen die abgebogenen
Schenkelenden an ihren Stirnseiten lediglich zweite Luftaustrittsöffnungen
aufweisen, welche vorzugsweise als Düsen ausgebildet sind. Die auf dem
Transportband liegende brennende Biomasse erhält somit von unten durch das
Transportband hindurch tretende Luft und seitlich aus den zweiten Luftaustrittsöffnungen
austretende Luft. Dies wirkt sich sehr vorteilhaft auf den Verbrennungsvorgang aus,
das heißt
es findet eine nahezu vollständige
Verbrennung der Biomasse statt, was einen sehr hohen Wirkungsgrad
sowie eine sehr geringe Emission zu Folge hat.
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Sehr
vorteilhaft ist eine Ausführungsform
der Erfindung, bei der die Brennkammer mit einer Isolierung umgeben
ist, welche mit der Brennkammer einen Ringspalt bildet, dessen eines
Ende mit dem Luftzufuhr-Anschluss verbunden ist. Hierdurch kann die
der Brennkammer zugeführte
Luft, das heißt
die durch die ersten und zweiten Luftaustrittsöffnungen durchtretende Luft,
durch den Ringspalt angesaugt werden, wodurch sich die Luft erwärmt beziehungsweise
die Brennkammer sehr effektiv gekühlt wird. Die Erwärmung der
der Brennkammer zugeführten Luft
wirkt sich sehr vorteilhaft auf den Verbrennungsvorgang aus. Da
die Temperatur der vorgewärmten Luft
im Vergleich zur Temperatur der Verbrennungsrückstände sehr niedrig ist, lassen
sich die Verbrennungsrückstände durch
die vorgewärmte
Luft immer noch sehr gut kühlen.
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Bei
einer weiteren besonderen Ausführungsform
ist vorgesehen, dass das Transportband in Transportrichtung hinter
der Brennkammer umgelenkt wird und im Bereich der Umlenkstelle ein
Abschaber angeordnet ist. Durch die Umlenkung des Transportbandes
hinter der Brennkammer wird erreicht, dass auf dem Transportband
angeordnete Verbrennungsrückstände vom
Transportband fallen. Durch den Abschaber wird vermieden, dass am Transportband
Rückstände haften
bleiben. Dies ist sehr vorteilhaft, da am Transportband haftende
Verbrennungsrückstände sich
nachteilig auf die Luftdurchlässigkeit
des Transportbandes auswirken und damit eine schlechtere Verbrennung
der Biomasse sowie eine Versinterung der Verbrennungsrückstände erfolgt.
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Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
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Es
zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Feuerungsanlage von
der Seite im Schnitt,
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2 eine
schematische Darstellung eines das Transportband umfassenden Anlagenteils
der in 1 dargestellten Feuerungsanlage in perspektivischer
Darstellung und
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3 eine
schematische Darstellung des die Luftzuführung betreffenden Anlagenteils
der in 1 dargestellten Kleinfeuerungsanlage in perspektivischer
Darstellung.
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Wie 1 entnommen
werden kann, weist eine erfindungsgemäß ausgebildete Kleinfeuerungsanlage
eine Brennkammer 1 auf, in der Umlenkungen 1a angeordnet
sind. Im unteren Bereich der Brennkammer 1 ist ein Transportband 3 ange ordnet,
mittels welchem Holzpellets 2 in beziehungsweise durch
die Brennkammer 1 transportiert werden. Die Holzpellets 2 befinden
sich in einem Pellet-Vorratsbehälter 2a,
an dessen unterem Ende eine gas- und druckdichte Pelletschleuse 11 angeordnet
ist.
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An
der der Pelletschleuse 11 abgewandten Umlenkung des Transportbandes 3 ist
ein Abschaber 8 angeordnet, mittels welchen am Transportband 3 haftende
Verbrennungsrückstände von
dem Transportband 3 geschabt werden können.
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Unterhalb
der Brennkammer 1 beziehungsweise des Transportbandes 3 ist
ein Asche-Sammelbehälter 12 angeordnet,
in welchen Verbrennungsrückstände eingeleitet
werden können.
Der Asche-Sammelbehälter 12 ist über eine
gas- und druckdichte Ascheschleuse 18 mit der Brennkammer 1 verbunden.
Des Weiteren ist unterhalt der Brennkammer 1 ein Warmwasserspeicher 13 angeordnet, in
dem Wasser enthalten ist, welches mittels eines in 1 nicht
dargestellten Wärmetauschers,
dessen Wärmeträger in der
Brennkammer 1 erhitzt wird, erwärmt wird.
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Die
Brennkammer 1 weist des Weiteren eine zweite Luftzuführung 19 auf,
welche die Brenngase weiter mit Verbrennungsluft mischt (Sekundärluft) und
dadurch eine nahezu vollständige
Verbrennung ermöglicht.
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Die
Brennkammer 1 ist mit einer aus Keramik bestehenden inneren
Brennkammerisolierung 14 ummantelt. Darüber hinaus weist die Brennkammer noch
eine äußere Isolierung 9 auf,
welche in einem Abstand zur inneren Brennkammerisolierung 14 angeordnet
ist, so dass zwischen der inneren Brennkammerisolierung 14 und
der äußeren Isolierung 9 ein
Ringspalt 10 vorhanden ist.
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Der
Ringspalt 10 mündet
oberhalb der Brennkammer 1 in eine Luftansaugung 15,
durch welche eine Abgasleitung 16 der Brennkammer 1 geführt ist.
Der Ringspalt 10 mündet
des Weiteren an seinem unteren Ende 10a in eine Ansaugleitung 17a eines
Gebläses 17.
Eine Ausgangsleitung 17b des Gebläses 17 ist in einer
in 1 nicht dargestellten Weise mit einem Luftzufuhr-Anschluss 7 eines
Hohlraums 6 eines Kastens verbunden, der eine Auflage 4 für das Transportband 3 bildet.
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Wie
insbesondere 2 entnommen werden kann, liegt
das Transportband 3, welches aus einem Gewebe aus Keramikfasern
besteht, auf einer erste Luftaustrittsöffnungen 5a aufweisenden
Wandung des Kastens auf, dessen Inneres den Hohlraum 6 bildet.
In den Hohlraum 6 kann über
den Luftzufuhr-Anschluss 7 Luft eingeleitet werden. Der
Kasten ist im Querschnitt U-förmig
ausgebildet, wobei die Enden der Schenkel 6a, 6b zueinander
abgebogen sind. An den Stirnseiten der abgebogen Schenkelenden 6a, 6b sind
zweite Luftaustrittsöffnungen 5b angeordnet,
welche als Düsen
ausgebildet sind. Die Düsen
sind so ausgerichtet, dass aus ihnen austretende Luft auf das Transportband 3 strömt.
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In 3 ist
dargestellt, dass die Auflage 4, auf der das Transportband 3 aufliegt,
die ersten Luftaustrittsöffnungen 5a aufweist.
Aus den ersten Luftaustrittsöffnungen 5a austretende
Luft durchströmt
somit das Transportband 3. Hierdurch werden auf dem Transportband 3 angeordnete
Verbrennungsrückstände gekühlt. Des
Weiteren begünstigt die
durch das Transportband 3 hindurch tretende Luft die Verbrennung
der auf dem Transportband 3 angeordneten Holzpellets.
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In
Betrieb der Kleinfeuerungsanlage werden über die Pelletschleuse 11 Holzpellets 2 auf
des Transportband 3 abgelegt. Bewegt sich das Transportband 3,
werden die Holzpellets 2 flächig auf das Transportband 3 abgelegt.
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Durch
die Bewegung des Transportbands 3 in seine durch den Pfeil 3a dargestellte
Transportrichtung werden die Holzpellets 2 in die Brennkammer 1 geführt. Dort
werden sie angezündet
und verbrennen. Die Verbrennung wird durch die durch ersten Luftaustrittsöffnungen 5a und
das Transportband 3 hindurch tretende Luft sowie die durch
die zweiten Luftaustrittsöffnungen 5b hindurch
tretende Luft begünstigt.
Da die Luft zuvor durch den Ringspalt 10 geführt wurde,
ist sie erwärmt,
was die Verbrennung weiter begünstigt.
Des Weiteren werden die Verbrennungsrückstände durch die aus den ersten
Luftaustrittsöffnungen 5a austretende
Luft gekühlt.
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Nachdem
die Holzpellets 2 verbrannt sind, gelangen sie durch die
Bewegung des Transportsbands 3 an die hinter der Brennkammer 1 angeordnete
Umlenkstelle, wodurch sie vom Transportband 3 fallen und
dem Asche-Sammelbehälter 12 über die Ascheschleuse 18 zugeführt werden.
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Durch
die Luftzufuhr von der Seite sowie von unten wird eine sehr effektive
Verbrennung erreicht, wodurch die Emission deutlich reduziert wird.
Durch die Luftzufuhr von unten wird des Weiteren die Gefahr einer
Versinterung der Verbrennungsrückstände reduziert.
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Da
die Verbrennung der Holzpellets auf einem Transportband stattfindet,
kann die Verbrennung in unterschiedliche Zonen aufgeteilt werden. Die
Luftzufuhr kann an die unterschiedlichen Zonen angepasst werden.
So kann die Luftzufuhr beispielsweise optimal auf die Zündung der
Holzpellets abgestimmt werden. In gleicher Weise kann die Luftzufuhr optimal
auf die Verbrennung abgestimmt werden. Des Weiteren ist es möglich, dass
die Holzpellets am Eingang der Brennkammer 1 in einer Trocknungszone
getrocknet werden.