Unvollständige Verbrennung

Dieser Artikel behandelt das Thema U wie unvollständige Verbrennung.

Die Verbrennung ist eine chemische Reaktion der Bestandteile verschiedener Brennstoffe mit Sauerstoff. Dabei entstehen überwiegen Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O). Reicht der Sauerstoff in der Verbrennungsluft nicht aus, befinden sich unverbrannte oder nicht vollständig oxidierte Bestandteile im Abgas. Es entsteht giftiges Kohlenmonoxid (CO) anstelle des Kohlendioxids und Experten sprechen von einer unvollständigen Verbrennung. 

unvollständige Verbrennung von Holz
© Torsten Märtke – stock.adobe.com

Unvollständige Verbrennung und ihre Folgen 

Bei der Verbrennung von Gas, Heizöl oder Holz reagiert der Sauerstoff aus der Luft mit den Kohlenstoffatomen der eingesetzten Rohstoffe. Bei Erdgas entstehen dabei aus Methan und Sauerstoff Kohlendioxid und Wasser, wie die folgende Reaktionsgleichung verdeutlicht:

  • Methan (CH4) + 2 * Sauerstoff (O2) à Kohlendioxid (CO2) + 2 * Wasser (H2O)

Sprechen Experten von einer unvollständigen Verbrennung reicht der Sauerstoff nicht aus, um die gewünschten Endprodukte zu bilden. Die Folge: Anstelle des Kohlendioxids entsteht auch Kohlenmonoxid (CO). Dabei handelt es sich um ein farb- und geruchloses Gas mit toxischer Wirkung.

Negative folgen einer unvollständigen Verbrennung 

Neben dem erhöhten Kohlenmonoxid-Anteil hat die unvollständige Verbrennung auch weitere Nachteile. So geht sie mit einer geringeren Wärmeausbeute einher. Die gespeicherte Energie der eingesetzten Brennstoffe lässt sich nicht optimal nutzen und die Heizkosten steigen an. Um dem vorzubeugen, stellen Experten einen Luftüberschuss am Brenner ein. Die Verbrennung erhält dabei zu viel Sauerstoff und läuft vollständig ab. Der Nachteil: Die zusätzliche Luft ist ebenfalls zu erwärmen. Das verbraucht einen Teil der Verbrennungswärme, lässt die Abgasverluste steigen und sorgt genau wie die unvollständige Verbrennung für höhere Heizkosten.

Der Luftbedarf für eine vollständige Verbrennung 

Wie viel Luft eine Verbrennung benötigt, hängt von den chemischen Eigenschaften und der Menge der eingesetzten Brennstoffe ab. Experten sprechen dabei vom stöchiometrischen Verhältnis und unterscheiden drei Arten:

  • die unterstöchiometrische Verbrennung: Die Sauerstoffmenge ist zu gering für die Brennstoffmenge und eine unvollständige Verbrennung findet statt.
  • die optimale oder stöchiometrische Verbrennung: Die Sauerstoffmenge deckt den Bedarf der Verbrennung zu 100 Prozent und die Rohstoffe verbrennen optimal (Idealzustand, praktisch aber kaum realisierbar).
  • die überstöchiometrische Verbrennung: Es nimmt mehr Sauerstoff als nötig an der Verbrennung teil, wodurch mehr Abgas entsteht und die Abgaswärmeverluste zunehmen.

Bei einer Heizung lässt sich der Sauerstoffbedarf mit der Umgebungsluft abdecken. Wie viel davon nötig ist, verrät die sogenannte Luftzahl „λ“. Denn diese beschreibt das Verhältnis der zugeführten zur erforderlichen Verbrennungsluftmenge. Wie hoch der Luftüberschuss einer Verbrennung sein sollte, hängt in der Praxis vor allem vom Brenner ab, wie die folgende Tabelle zeigt.

BrennerLuftzahl λ
Rostfeuerung1,3 bis 1,7
Ölbrenner1,2 bis 1,5
Gasbrenner (atmosphärisch)1,2 bis 1,5
Gasbrenner (Gebläsebrenner)1,1 bis 1,3

Genügt bei einem Gasgebläsebrenner ein Luftüberschuss von 1,1 (Luftzahl λ = 1,1), wird der Brenner mit 10 Prozent mehr Luft versorgt, als eigentlich nötig. Auf diese Weise lässt sich eine unvollständige Verbrennung verhindern, ohne einen zu hohen Abgasverlust in Kauf nehmen zu müssen.

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