Verbrennung/Verpuffung im Ofen


1. Die vier Phasen der Verbrennung?

2. Warum gibt es Asche bei der Verbrennung?

3. Emissionen?

4. Wie entsteht eine Verpuffung im Ofen?

5. Was passiert vor der Verpuffung im Ofen?

6. Wie kann man eine Verpuffung verhindern?

1. Die vier Phasen der Verbrennung, ein immer wiederkehrender, chemischer Prozess, der im Ofen laufend vermischt stattfindet.

Zum Unterschied zu Öl oder Gas sind in Bio-Brennstoffen Reste von Wasser enthalten, welches aus wirtschaftlichen Gründen nicht auf 0% reduziert wird. Das restliche Wasser von 8 - 10 oder auch mehr % wird im Ofen vom Feuer selbst verdampft.

Außerdem benötigt Feuer natürlich auch Sauerstoff, bei zu starker Drosselung der Luftzufuhr, passiert im Ofen das gleiche, wie wenn zu feuchtes Holz verbrennen würde. Der Ofen erreicht nicht, bzw. sehr langsam seine nötige Betriebstemperatur. Im Prinzip ist es wie beim Automotor, die Kaltstartphase wird unnötig ausgedehnt.

Phase 1 - Die Anbrenn- und Trocknungsphase: Die restlicheTrocknung geschieht bei der Anbrennphase. Das im Holz noch gebundene Wasser, wird bei ca. 200 °C. restlos auf 0 % verdampft. Je mehr Wasser im Holz enthalten ist, umso mehr Energie und Zeit wird für diesen Prozess benötigt. In der Zeit bis der Ofen seine Betriebstemperatur erreicht ist der Verbrauch u. Schadstoffauswurf (Feinstaub, usw.) am größten. In dieser Phase muß die Sauerstoffzufuhr immer auf maximum stehen.


Phase 2 - Die Holzvergasung: 
Zu beginn dieser Phase ist das Holz bereits restlos auf 0 % getrocknet, alles Wasser ist vom Feuer verdampft worden, es ist kein sichtbarer Rauch mehr zu erkennen. Bei einer Temperatur von bis zu über 550 °C trennen sich die gasförmigen Bestandteile des Holzes auf, es entsteht Holzgas welches in der Brennkammer verbrennt. Das Holz wird bei diesen Prozess in reinen Kohlenstoff umgewandelt. Die Sauerstoffzufuhr sollte in dieser Phase noch nicht geschlossen/gedrosselt werden!


Phase 3 - Die Kohlenstoffvergasung: 
In der Flamme, bzw. Glut werden im Kern, Temperaturen von bis zu 1300 °C. erreicht, die Kohlenstoffvergasung setzt nun ein. Gas wird freigesetzt und verbrennt. Nicht brennbare Teile, die der Baum in der Zeit seines Wachstums, z. B. an Mineralien eingelagert hat, bleiben als Asche zurück. Während dieser Phase kann die Sauerstoffzufuhr geschlossen, bzw. gedrosselt werden.


Phase 4 - Nachheizphase: 
Der Ofen hat nun seine Betriebstemperatur, auf die noch heiße Glut wird neuer Brennstoff nachgelegt. Die Sauerstoffzufuhr sollte zuvor wieder geöffnet werden, Phase 1 wird nun sehr schnell durchlaufen, Phase 2 und 3 schliessen sich sofort an. Achtung: Wird neuer Brennstoff in den heißen Ofen bei geschlossener Sauerstoffzufuhr nachgelegt, besteht beim erneutem Öffnen der Tür zum Brennraum große Verpuffungsgefahr (Verpuffung ist weiter unten in dieser Rubrik unter ausführlich beschrieben).


2. Warum gibt es überhaupt Asche bei der Verbrennung?

Der Ascheanteil ist sehr stark abhängig vom Rindenanteil und sonstigen Verunreinigungen, welche bei der Bergung des Stammes aus dem Wald anhaften, bleiben können. Auch der Standort des Baumes und die Restfeuchte des eingesetzten Brennmaterials kann stark zum Aschegehalt beitragen, normal beträgt dieser ca. 0,3 - 1% des eingesetzten festen Brennstoffes.

3. Emissionen: Welche Emission ist vermeidbar, bzw. was muß ich tolerieren?

Wasserdampf: Selbst, ist unschädlich für die Umwelt, jedoch nicht für den Ofen, allerdings entstehen in Verbindung mit Wasserdampf vermehrt Flurkohlenwasserstoffe und Gerbsäuren. Je trockener das Brennholz, desto mehr sind diese vermeidbar!

Kohlenwasserstoffe - Kohlenmonoxid - Ruß: Können durch hohe Verbrennungstemperaturen vermieden, bzw. minimiert werden. Diese höheren Temperaturen sind nur mit wirklich trockenem Brennholz und ausreichend Sauerstoff schnell erreichbar!

Kohlendioxid Ist unvermeidbar. Es entsteht durch die Verbrennung von Kohlenstoff. Holz ist Co² neutral, da es sich um einen geschlossenen Kreislauf handelt (Klimaneutral), das bei der Verbrennung entstehende Co² nimmt der Baum, der an der Stelle des gefällten Baum wächst wieder auf!

Stickoxide: Diese entstehen vermehrt bei schlecht getrocknetem Holz und dadurch zu niedriger Verbrennungstemperatur. Sie sind vermeidbar bis auf einen geringen Anteil, durch wirklich trockenes Brennholz und ausreichend Sauerstoff bei der Verbrennung !

Wie sie sehen, bringt trockenes Brennholz nur Vorteile,......der Umwelt und Ihrem Geldbeutel zuliebe sollten sie wenn immer möglich nur mit "Biobrennstoffen" heizen!

4. Wie entsteht eine Verpuffung im Ofen?

Die Urschache einer Verpuffung im heißen Ofen ist immer eine schlagartige Zufuhr von Sauerstoff! Es ist die gängige Praxis, das die Sauerstoffklappe bei heißem Ofen zu stark gedrosselt oder auch ganz geschlossen wird. So kann es passieren, das auf die heiße Glut Brennstoff nachgelegt, jedoch vergessen wird, die Sauerstoffzufuhr wieder dem entsprechend zu öffnen. Dadurch alleine würde jedoch außer einer schlechten Verbrennung sonst nichts passieren! Um eine Verpuffung zu verstehen stellt sich die Frage:


5. Was passiert eigentlich vor der Verpuffung im Ofen?

Da der Ofen bereits seine Betriebstemperatur hat, beginnt somit nach dem Nachlegen in kürzester Zeit die Holzvergasung und solange der Ofen nur heiß genug ist, wird der Brennstoff auch weiterhin ausgasen. Sollte nun bei diesem Prozess nicht genügend Sauerstoff vorhanden sein, so das sich das Feuer nicht oder nicht ausreichend entfachen und wegen der geschlossenen Luftzufuhr das Gas auch nicht durch den Schornstein entweichen kann, dann wird das im Brennraum befindliche Gas beim Öffnen der Türe sofort und schlagartig sich mit dem nun vorhandenen Sauerstoff mischen und sich ebenso schlagartig und sofort entzünden. Das Resultat ist eine sogenannte Verpuffung !

Der eigentliche Brennstoff, ob Stroh, Holz, Holzbriketts oder Rindenbriketts, ja selbst ob es Gas, Heizöl usw. wäre, spielt bei diesem chemischen Prozess keine Rolle. Die eigentliche Ursache der sofortigen Verpuffung (Entzündung) liegt an dem schlagartig zugeführten Sauerstoff, bzw. daran, das der Brennstoff (z.B. Holzgas) wegen des vorhergehenden mangelnden Sauerstoff nicht abbrennen konnte.

6. Wie kann ich eine Verpuffung immer verhindern?

Eigentlich ganz einfach, geben sie dem Feuer was es braucht, ausreichend Sauerstoff ! Gewöhnen sie sich an, immer vor dem Öffnen der Brennraumtüre, zuvor die Luftzufuhr langsam auf maximum zu öffnen ! Warten sie nach dem öffnen der Luftzufuhr ausreichend lange, erst nachdem das Feuer oder die Glut aufloderte öffnen sie Ofentüre.

Wenn sie nach diesem Muster vorgehen, können sie sicher sein, nie eine Verpuffung erleben zu müssen, denn sollte wirklich unverbranntes Holzgas im Brennraum gewesen sein, hätten sie diesem mit dieser Vorgehensweise die nötige Zeit gegeben um vollständig verbrennen zu können.

Mit dem nötigen Respekt, Wissen und der daraus resultierenden Vorsicht gegenüber dem "Feuer" kann dann nichts mehr schief gehen!