Verbrennung ist eine rasche, unter Flammenbildung verlaufende Oxidation von Stoffen. Wenn Holz verbrennt, vereinigt sich Sauerstoff aus der Luft mit Kohlenstoff und Wasserstoff aus dem Brennholz.
Dabei wird Energie als Wärme und Licht abgegeben. Die Produkte einer vollständigen Verbrennung sind im Idealfall nur Kohlendioxid, Asche – gebildet überwiegend aus den mineralischen Holzbestandteilen – und Wasser.
Der Verbrennungsvorgang von Brennholz lässt sich grob in drei Phasen einteilen:
1. Trocknung ( bis 100° – 150° C )
In der ersten Phase, der Erwärmung und Trocknung, verdampfen das im Kaminholz gespeicherte Wasser und sonstige leicht flüchtige Stoffe. Bei einer relative Holzfeuchte von > 20 – 25 % hört man dies, indem man nach dem Anbrennen der Holzscheite die Ofentüre einen Spalt öffnet und das kochende Wasser „zischt“.
Je mehr Wasser im Holz gebunden ist, desto mehr Energie (= Hitze ) muss für das Verdampfen aufgewendet werden. Die Holzscheite rauchen dunkler.
2. Entgasung oder auch Pyrolyse ( 150° – 550° C )
In dieser zweiten Phase, der Entgasung oder auch Pyrolyse, zersetzt sich der Brennstoff bei Temperaturen ab etwa 150° C. Flüchtige Holzbestandteile gehen bei 160 – 180°C in die gasförmige Phase über.
Ab ca. 250° C wird der Zersetzungsvorgang heftig. In dieser Phase sind die Pyrolyse- Reaktionen nicht mehr kontrollierbar und eine Ursache dafür, warum die Verbrennung von Holz nicht durch Luftdrosselung geregelt werden kann.
Diese Pyrolysephase dauert bis ca. 600° C an. Danach haben die Holzscheite rund 85 [%] an Masse in Form von Wasser, Kohlenstoffdioxyd ( CO2 ) und brennbaren gasförmigen Stoffen verloren.
Etwa 14 [%] an Holzkohle bleiben übrig, wenn die „ Kohle – Vergasungstemperatur “ von 600 – 800° C erreicht wird.
Während der Entgasungsphase werden ca. 70 [%] des Heizwertes von Holz freigesetzt. Das bei der Entgasung freigesetzte Gas besteht vor allem aus Kohlenstoffmonoxid ( CO ), Wasserstoff ( H ) und organischen Verbindungen. Die Flammen brennen heftig.
Wird in dieser Phase der Verbrennungsvorgang gestört, zB.: durch Wärmeentzug ( Schließen der Luftklappen ) so entsteht ein schadstoffreiches und geruchsintensives Gas mit Ruß und Teer.
3. Oxidation ( 600° – 1300° C )
In der dritten Phase, der eigentliche Verbrennung, reagieren die in den ersten beiden Phasen gebildeten Gase mit zusätzlichem Luftsauerstoff zu Kohlendioxid und Wasser. Ab ca. 600° C reagieren die brennbaren Gase des Kaminholzes mit dem zugeführten Sauerstoff = Oxidation.
Dabei können Verbrennungstemperaturen bis zu 1300° C erreicht werden. Bei dieser Oxidation wird das brennbare Gas aus dem Holz freigesetzt und in Wärmeenergie ( ~ 30 % ) umgewandelt
Übrig bleibt Asche (= nicht brennbare Anteile des Holzes; zB.: Salze ) mit 0,5 – 1% der Holzmasse.
Holzkohle verbrennt weniger heftig und bildet kleine Flammen.
