DE4428953C2

DE4428953C2 - Process for controlling and monitoring the combustion of a furnace

Info

Publication number: DE4428953C2
Application number: DE4428953A
Authority: DE
Inventors: Gunar Dr Baier; Harald Dipl Ing Weber; Albrecht Dr Vogel
Original assignee: LAMTEC MES und REGELTECHNIK FU
Current assignee: LAMTEC MES und REGELTECHNIK FU
Priority date: 1994-08-16
Filing date: 1994-08-16
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2014-08-17
Also published as: DE59503838D1; DE4428953A1; EP0697564A1; EP0697564B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung und Überwachung der Verbrennung einer Feuerungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for regulating and monitoring the Combustion of a furnace according to the preamble of the claim 1.

Zur Energieeinsparung und Vermeidung von Umweltschäden ist die Überwachung bzw. Regelung von Verbrennungsprozessen in Feuerungsanlagen unbedingt notwen dig. Die Messung des Sauerstoffgehalts in Abgasen allein kann keinen Hinweis auf eine vollständige Verbrennung liefern. Deshalb ist es besonders wichtig, die Anteile der im Abgas enthaltenen und nicht verbrannten Bestandteile zu erfassen und zu reduzieren. Zu diesen unverbrannten Bestandteilen gehören Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Kommt es zu einer unvollständigen Verbrennung, so treten im Abgas Wasserstoff- und Kohlenmonoxidemission immer gemeinsam auf. Das genaue Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid kann dagegen je nach Brennerein stellung Lastfaktor, Brennstoffbelastung sowie Lufttemperatur und Luftdruck schwan ken. Als Leitgröße, an der sich erkennen läßt, ob eine unvollständige Verbrennung einsetzt, kann das Auftreten von Wasserstoff ebenso wie das Auftreten von Kohlen monoxid im Abgas herangezogen werden.Monitoring is to save energy and avoid environmental damage or control of combustion processes in combustion plants is absolutely necessary dig. The measurement of the oxygen content in exhaust gases alone cannot provide any indication deliver a complete combustion. That is why it is particularly important to share of the contained and unburned components contained in the exhaust gas and to to reduce. These unburned components include carbon monoxide and Hydrogen. If the combustion is incomplete, the exhaust gas Hydrogen and carbon monoxide emissions always together. The exact Ratio of hydrogen to carbon monoxide, however, can vary depending on the burner position load factor, fuel load as well as air temperature and air pressure ken. As a benchmark by which it can be seen whether an incomplete combustion the occurrence of hydrogen as well as the occurrence of coal monoxide in the exhaust gas.

In der deutschen Patentanmeldung DE 43 40 534 A1 ist ein Verfahren zur Regelung und Überwachung einer Verbrennungsanlage beschrieben, wobei der Arbeitspunkt der Feuerungsanlage zyklisch daraufhin überprüft wird, ob seine Einstellung den ge ringstmöglichen Sauerstoffüberschuß im Abgas gewährleistet. Für die Erfassung der Abgaskomponenten werden zwei Sensoren verwendet, wobei der eine zur Ermittlung des Sauerstoffgehaltes dient, und der zweite zur Erfassung des Wasserstoffanteils im Abgas. Die Signalein- und Signalausgänge der beiden Sensoren sind mit den Sig nalein- und -ausgängen einer Verarbeitungseinheit verbunden, von der unter an derem alle Störmeldungen ausgegeben werden. Das Ausgangssignal der Verarbei tungseinheit wird einer Regeleinrichtung zugeführt. Diese kann mit ihrem Ausgangs signal, das einem Stellglied zugeleitet wird, die Luftzufuhr für die Verbrennungsanlage mit Hilfe einer Luftklappe steuern. Mit der Sonde, die zu Erfassung des Wasserstoffs vorgesehen ist, kann im Zustand vollständiger Verbrennung auch die Sauerstoffkon zentration im Abgas bestimmt werden. Damit ist es möglich, die beiden Sonden zur gegenseitigen Überwachung zu verwenden, wodurch die Sicherheit der Anlage erhöht wird. Nachteilig an diesem Verfahren ist allerdings, daß zwei Sonden benötigt wer den, wodurch sich der schaltungstechnische Aufwand der Regelung verdoppelt.In German patent application DE 43 40 534 A1 there is a control method and monitoring of an incinerator, the operating point of the The combustion system is checked cyclically to determine whether its setting meets the ge guarantees the lowest possible excess of oxygen in the exhaust gas. For the capture of the Exhaust components two sensors are used, one for detection serves the oxygen content, and the second to record the hydrogen content in the Exhaust gas. The signal inputs and signal outputs of the two sensors are marked with the Sig nal inputs and outputs connected to a processing unit, from the below which all fault messages are output. The output signal of the processing tion unit is fed to a control device. This can be done with its output signal that is sent to an actuator, the air supply for the incinerator control using an air damper. With the probe used to capture the hydrogen is provided, the oxygen con concentration in the exhaust gas can be determined. This makes it possible to use the two probes mutual monitoring, which increases the safety of the system becomes. A disadvantage of this method, however, is that two probes are required the, which doubles the circuit complexity of the control.

Aus der DE 30 39 994 C2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung von Verbundreglern für die Brenner in Wärmeerzeugungsanlagen bekannt. Die Vorrichtung umfaßt einen Mikroprozessor, an den unter anderem ein Analog/Digital- Wandler angeschlossen ist, der die analoge Wärmebedarfsmeldung in ein für den Mi kroprozessor geeignetes Signal umsetzt. Mit dem Mikroprozessor ist ferner ein Ar beitsspeicher verbunden. Gemäß dem Signal des Analog/Digital-Wandlers fragt der Mikroprozessor ein Wertepaar aus dem Arbeitsspeicher ab und erzeugt hieraus einen Steuerbefehl, mit dem eine Luftklappe in einer Zuluftleitung bzw. ein Brenn stoffregelventil in einer Brennstoffzuleitung gesteuert wird. Die hierdurch erzielte Position der Luftklappe in einer Zuluftleitung bzw. des Brennstoffregelventils wird an den Mikroprozessor zurückgemeldet. Mit einem zusätzlichen Sauerstoffsensor und/oder einem CO-Sensor können der Sauerstoffgehalt und/oder der CO-Anteil des Abgases ermittelt werden. Die beiden Sensoren liefern zwei getrennte Signale, die zur Einstellung des Abgases genutzt werden.DE 30 39 994 C2 describes a method and a device for adjusting Compound regulators for the burners in heat generation plants are known. The Device comprises a microprocessor to which, among other things, an analog / digital Converter connected, which converts the analog heat demand message into a for the Mi implement suitable signal processor. With the microprocessor is also an Ar memory connected. According to the signal from the analog / digital converter, the Microprocessor takes a pair of values from the main memory and generates one from them Control command with which an air damper in a supply air line or a burner fuel control valve in a fuel feed line is controlled. The hereby achieved The position of the air flap in a supply air line or the fuel control valve is on the microprocessor reported back. With an additional oxygen sensor and / or a CO sensor, the oxygen content and / or the CO content of the Exhaust gas can be determined. The two sensors deliver two separate signals that be used to adjust the exhaust gas.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur fehlersicheren Über wachung und Regelung von Feuerungsanlagen aufzuzeigen, für das ein Minimum an Sonden sowie Regel- und Steuerungseinrichtungen erforderlich ist.The invention has for its object a method for fail-safe over monitoring and control of firing systems, for which a minimum of Probes as well as regulating and control devices is required.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. This object is achieved by the features of claim 1 solved.

Ein besonderes Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß für die Über wachung der Feuerungsanlage nur ein Sensor erforderlich ist. Sein Signal wird mit Hilfe einer Regelungs- und Überwachungseinheit redundant ausgewertet. Die Rege lungs- und Überwachungseinheit verarbeitet neben dem stationären Signal des Sen sors, die Signale der Stellglieder für die Brennstoff- und Luftzufuhr und das dynami sche Signal des Sensors. Zudem ermittelt sie die differentielle Änderung des Sensor signals mit der Änderung der Position des Stellgliedes für die Luftzufuhr. Hierbei wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß die zu überwachende und zu regelnde Feuerungsanlage mindestens eine verstellbare Luftklappe aufweist, die mit einem Stellmotor angetrieben wird, und die jeweilige Position der Luftklappe der Regelungs- und Überwachungseinrichtung als Meßwert zur Verfügung steht. Für die Regelung und Überwachung der Feuerungsanlage werden neben dem stationären Sen sorsignal U auch noch das dynamische Sensorverhalten dU/dt sowie die differentielle Änderung des Sensorsignals mit der Änderung der Stellgliedposition dU/dS herangezogen. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, daß die Funktionsfähigkeit des Sensors kontinuier lich überprüft wird. Diese Überprüfung geschieht einmal durch Re gistrierung der Signaländerung des Sensors bei kurzzeitiger Ände rung der Sensortemperatur und zum zweiten durch Registrierung ei nes kurzen Signalanstiegs beim Starten der Feuerungsanlage. Der Anstieg des Sensorsignals wird beim Starten der Feuerungsanlage durch einen kurzzeitigen Anstieg der Wasserstoff/Kohlenmonoxid emission hervorgerufen. Der verwendete Sensor ist in der DE 40 21 929 A1 beschrieben. Er verfügt über zwei Meßelektroden und eine Referenzelektrode. Eine der Meßelektroden ist oxidationskataly tisch inaktiv und ermöglicht somit die Erfassung des Wasserstoff anteils im Abgas. Die zweite Meßelektrode ist katalytisch aktiv. Mit ihr kann der Sauerstoffanteil im Abgas ermittelt werden. Im schadstoffreien Betrieb, ohne oxidierbare Rauchgasbestandteile, läßt sich aus dem Sensorsignal die Sauerstoffkonzentration des Ab gases bestimmen. Beim Auftreten von brennbaren Gasbestandteilen im Abgas, wie Wasserstoff oder Kohlenmonoxid, nimmt das Sensorsignal deutlich höhere Werte an, aus denen die Konzentration der oxidier baren Gasbestandteile bestimmt werden kann.A special feature of the method according to the invention is that for the over monitoring of the furnace only one sensor is required. His signal is with Redundantly evaluated with the help of a control and monitoring unit. The brisk Processing and monitoring unit processes in addition to the stationary signal of the Sen sors, the signals from the actuators for the fuel and air supply and the dynami cal signal from the sensor. It also determines the differential change in the sensor signals with the change in the position of the actuator for the air supply. Here will made use of the fact that the items to be monitored and regulated Combustion system has at least one adjustable air flap, which with a Actuator is driven, and the respective position of the air damper of the control and monitoring device is available as a measured value. For the scheme and Monitoring of the furnace is carried out in addition to the stationary Sen sensor signal U also the dynamic sensor behavior dU / dt as well the differential change in the sensor signal with the change in Actuator position dU / dS used. Another advantage of The procedure is that the functionality of the sensor is continuous is checked. This check is done once by Re registration of the signal change of the sensor in the event of brief changes sensor temperature and secondly by registering an egg short signal rise when starting the furnace. Of the The sensor signal increases when the firing system is started due to a brief rise in hydrogen / carbon monoxide emission caused. The sensor used is in DE 40 21 929 A1. It has two measuring electrodes and one Reference electrode. One of the measuring electrodes is oxidation catalyzed table inactive and thus enables the detection of hydrogen share in the exhaust gas. The second measuring electrode is catalytically active. It can be used to determine the oxygen content in the exhaust gas. in the pollutant-free operation, without oxidizable flue gas components, the oxygen concentration of the Ab determine gases. If flammable gas components occur in the Exhaust gas, such as hydrogen or carbon monoxide, takes the sensor signal significantly higher values from which the concentration of the oxidized baren gas components can be determined.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von schema tischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Further features essential to the invention are in the subclaims featured. The invention is described below with the aid of diagram table drawings explained. Show it:

Fig. 1 eine Feuerungsanlage mit einer Regelungs- und Überwachung einheit sowie einem Sensor, Fig. 1 shows a combustion plant with a control and monitoring unit and a sensor,

Fig. 2 die Signalverläufe des Sensors, Fig. 2 shows the signal waveforms of the sensor,

Fig. 3, 4, und 5 die zeitlichen Verläufe des Sensorsignals, Fig. 3, 4, and 5, the temporal profiles of the sensor signal,

Fig. 6 die Signalverläufe des Sensors bei Temperaturänderung, Fig. 6 shows the waveforms of the sensor with change in temperature,

Fig. 7 die Signalverläufe des Sensors nach dem Zünden des Bren ners. Fig. 7 shows the waveforms of the sensor after the ignition of the burner.

Fig. 1 zeigt eine Feuerungsanlage 1, mit einem Brenner 2, einem Feuerungsraum 3, einem Stellglied 4 für die Brennstoffzufuhr zum Brenner, einem Stellglied 5 für die Luftzufuhr zum Brenner, einem Abgaskanal 6, einen Sensor 7 sowie einer Regelungs- und Überwa chungseinheit 8. Der Sensor 7 ist am Ausgang des Feuerungsraumes 3 in den Abgaskanal 6 eingebaut. Seine Signalein- und -ausgänge 7A und 7B stehen mit den Signalein- und -ausgängen 8A und 8B der Regelungs- und Überwachungseinheit 8 in Verbindung. Die Signalaus gänge 8V und 8W der Regelungs- und Überwachungseinheit 8 sind mit den Signaleingängen der Stellglieder 4 und 5 für die Zufuhr des Brennstoffs und die Zufuhr für die Luft zum Brenner 2 verbunden. Fig. 1 shows a combustion system 1 , with a burner 2 , a combustion chamber 3 , an actuator 4 for the fuel supply to the burner, an actuator 5 for the air supply to the burner, an exhaust duct 6 , a sensor 7 and a control and monitoring unit 8th . The sensor 7 is installed in the exhaust duct 6 at the outlet of the combustion chamber 3 . Its signal inputs and outputs 7 A and 7 B are connected to the signal inputs and outputs 8 A and 8 B of the control and monitoring unit 8 . The signal outputs 8 V and 8 W of the control and monitoring unit 8 are connected to the signal inputs of the actuators 4 and 5 for the supply of fuel and the supply of air to the burner 2 .

In Fig. 2 sind verschiedene Zustände der Feuerungsanlage 1 darge stellt. Die Kurve U zeigt den Verlauf des stationären Sensorsig nals, das die Bereiche A, B, C, durchlaufen kann. Im Bereich A liegt eine unvollständige Verbrennung bei Luftmangel, im Bereich B eine unvollständige Verbrennung bei Luftüberschuß und im Bereich C eine vollständige Verbrennung vor. Wie Fig. 2 zeigt kann eine un vollständige Verbrennung sowohl bei Luftmangel als auch Luftüber schuß auftreten. Bei sehr hohem Luftüberschuß wird die Flamme gekühlt, und es kommt wegen der zu niedrigen Temperatur der Flamme zu einer unvollständigen Verbrennung. Im Bereich C der vollstän digen Verbrennung kann aus dem stationären Sensorsignal der Rest sauerstoff im Rauchgas bestimmt werden. In diesem Bereich kann eine herkömmliche Lambda-Regelung mit dem Sensor 7 durchgeführt werden. Fährt der Brenner 2 in einen Bereich unvollständiger Ver brennung, so steigt die Emission an unverbrannten Gasbestandteilen wie Wasserstoff und Kohlenmonoxid an. Die Folge davon ist, daß sich der Wert des stationären Sensorsignals U ändert. Eine unvoll ständige Verbrennung wird von der Regelungs- und Überwachungsein heit 8 erkannt, wenn der Wert des stationären Sensorsignals U einen festgelegten Grenzwert U_GM bzw. U_GÜ überschreitet. Wie dem Verlauf des stationären Sensorsignal U zu entnehmen ist, ist der Grenzwert U_GM vor dem Übergang in den Bereich A mit Luftmangel größer als der Grenzwert U_GÜ vor dem Übergang in den Bereich B mit Luftüberschuß. Diese Grenzwerte werden einmal in der Regelungs- und Überwachungseinheit 8 gespeichert. Fährt die Feuerungsanlage vom Zustand einer vollständigen Verbrennung in Richtung einer un vollständigen Verbrennung, so erkennt die Regelungs- und Über wachungseinheit 8 beim Erreichen eines dieser Grenzwerte U_GM bzw. U_GÜ, ob sich die Feuerungsanlage 1 auf den Zustand einer unvoll ständigen Verbrennung zubewegt, der durch Luftmangel oder Luft überschuß verursacht wird.In Fig. 2 different states of the furnace 1 are Darge presents. Curve U shows the course of the stationary sensor signal, which can pass through areas A, B, C. In area A there is incomplete combustion due to lack of air, in area B there is incomplete combustion due to excess air and in area C there is complete combustion. As shown in FIG. 2, an un complete combustion can occur both in the absence of air and excess air. If the excess of air is very high, the flame is cooled and the flame is incompletely burned due to the low temperature of the flame. In area C of complete combustion, the residual oxygen in the flue gas can be determined from the stationary sensor signal. In this area, a conventional lambda control can be carried out with the sensor 7 . If the burner 2 moves into an incomplete region of combustion, the emission of unburned gas components such as hydrogen and carbon monoxide increases. The consequence of this is that the value of the stationary sensor signal U changes. Incomplete combustion is recognized by the control and monitoring unit 8 when the value of the stationary sensor signal U exceeds a defined limit value U _GM or U _GÜ . As can be seen from the course of the stationary sensor signal U, the limit value U _GM before the transition to area A with lack of air is greater than the limit value U _GÜ before the transition to area B with excess air. These limit values are stored once in the control and monitoring unit 8 . If the combustion system moves from the state of complete combustion in the direction of incomplete combustion, the control and monitoring unit 8 detects when one of these limit values U _GM or U _{GÜ is reached} whether the combustion system 1 is moving towards the state of incomplete combustion, caused by lack of air or excess air.

In Fig. 2 ist der Signalverlauf U des Sensors 7 über der jeweils zugehörigen Position S des Stellgliedes 5 aufgetragen. Wie an Hand von Fig. 2 zu sehen ist, wird bei der Zunahme von Wasserstoff und Kohlenmonoxid im Abgas auch die Steigung α = dU/dS der Kurve U größer. Eine unvollständige Verbrennung wird von der Regelungs- und Überwachungseinheit 8 zusätzlich erkannt, wenn die Steigung α = dU/dS betragsmäßig einen Grenzwert α_GM = |dU_M/dS_M| bzw. α_GÜ = |dU_Ü/dS_Ü| überschreitet. Diese Grenzwerte werden in der Rege lungs- und Überwachungseinheit 8 ebenfalls einmal gespeichert. Somit kann der Übergang zu einer unvollständigen Verbrennung bei Luftmangel als auch bei Luftüberschuß durch die Regel- und Über wachungseinheit 8 auch auf diese Weise erkannt werden. Gegenmaß nahmen werden von der Regel- und Überwachungseinheit 8 automatisch eingeleitet. Diese können in der Erhöhung der Luftzufuhr bestehen, wenn die Feuerungsanlage in den Bereich des Luftmangels fährt, oder in einer Verminderung der Luftzufuhr, wenn die unvollständige Verbrennung durch Luftüberschuß erfolgt. Bei einem schon gealter ten Sensor weist das Sensorsignal U_A beim Einsetzen einer unvoll ständigen Verbrennung eine geringere Steigung α_A = dU_A/dS auf, als bei einem neuen Sensor. Die Steigung α_AM bzw. α_AÜ ist jedoch auch jetzt noch größer als ein festgesetzter und gespeicherter Grenz wert α_OM bzw. α_OÜ. Die Grenzwerte α_OM und α_OÜ werden aus dem in Fig. 2 aufgetragenen Signalverlauf U_O ermittelt. Dieser ist über der jeweils zugehörigen Position S des Stellgliedes 5 aufgetragen. Der Signalverlauf U_O entspricht dem eines Sensor 7, wenn dieser als reiner Sauerstoffsensor arbeitet oder seine Funktionsfähigkeit verloren hat, Wasserstoff bzw. Kohlenstoff zu erkennen. Jeder Stellgliedposition S ist ein Wert α_O zugeordnet. Diese Werte α_O entsprechen der Steigung α_O = dU_O/dS des Sensorsignals U_O bei der jeweiligen Stellgliedposition S. Beim Erreichen der Grenzwerte α_OM bzw. α_OÜ erkennt die Regelungs- und Überwachungseinheit 8, daß die Feuerungsanlage in einen Betrieb unvollständigen Verbrennung über geht. Werden die Werte α_O von dem Sensorsignal U des Sensors 7 er reicht oder unterschritten, so erkennt die Regelungs- und Überwa chungseinheit 8, daß der Sensor 7 wegen Überalterung ausgetauscht werden muß. In FIG. 2, the waveform of the sensor 7 U is applied the actuator 5 via the respective associated position S. As can be seen from FIG. 2, the slope α = dU / dS of curve U also increases with the increase in hydrogen and carbon monoxide in the exhaust gas. Incomplete combustion is additionally recognized by the control and monitoring unit 8 when the gradient α = dU / dS amounts to a limit value α _GM = | dU _M / dS _M | or α _GÜ = | dU _Ü / dS _Ü | exceeds. These limit values are also stored once in the control and monitoring unit 8 . Thus, the transition to incomplete combustion in the absence of air as well as excess air can be detected by the control and monitoring unit 8 in this way. Countermeasures are initiated automatically by the control and monitoring unit 8 . These can consist of an increase in the air supply when the combustion system moves into the area of lack of air, or a reduction in the air supply if the incomplete combustion takes place due to excess air. In the case of an already aged sensor, the sensor signal U _{A has} a lower gradient α _A = dU _A / dS when an incomplete combustion starts than with a new sensor. However, the slope α _AM or α _AÜ is now even greater than a fixed and stored limit value α _OM or α _OÜ . The limit values α _OM and α _OÜ are determined from the signal curve U _O plotted in FIG. 2. This is plotted over the respectively associated position S of the actuator 5 . The signal curve U _O corresponds to that of a sensor 7 if it works as a pure oxygen sensor or has lost its ability to detect hydrogen or carbon. A value α _{O is} assigned to each actuator position S. These values α _O correspond to the slope α _O = dU _O / dS of the sensor signal U _O at the respective actuator position S. When the limit values α _OM or α _{OÜ are reached} , the control and monitoring unit 8 recognizes that the combustion system is incomplete combustion during operation transforms. If the values α _O of the sensor signal U of the sensor 7 reach or fall below, the control and monitoring unit 8 recognizes that the sensor 7 must be replaced due to aging.

Eine weitere Sicherheitskontrolle für die Überwachung der Feu erungsanlage läßt sich aus dem dynamischen Verlauf des Sensorsi gnals dU/dt ableiten. Dieses wird anhand der Fig. 3, 4 und 5 er läutert. Im Bereich C, wenn eine vollständige Verbrennung vor liegt, ändert sich der Sauerstoffgehalt im Abgas nur langsam. Ent sprechend ändert sich auch die Sensorspannung mit der Zeit nur langsam, d. h. dU/dt ist klein. Fährt die Feuerungsanlage 1 in den Zustand unvollständiger Verbrennung gleichgültig ob Luftmangel oder Luftüberschuß vorliegt, so wird Wasserstoff bzw. Kohlenmon oxid emittiert. Diese Emissionen geschehen nicht gleichmäßig, son dern je nach Flammenbild mehr oder weniger pulsierend. Der Sensor 7 folgt diesen schnellen Änderungen der Wasserstoff- und Kohlen monoxidemmission. Das Sensorsignal wird unruhig. Der dynamische Signalverlauf dU/dt übersteigt, wie Fig. 5 zeigt, einen Grenzwert G_D. Unabhängig vom stationären Sensorsignal kann von der Regel- und Überwachungseinheit 8 also am Verlauf des dynamischen Signals erkannt werden, ob sich die Feuerungsanlage im Zustand einer un vollständigen Verbrennung befindet oder nicht. Es werden dann von der Regel- und Überwachungseinheit 8 automatisch Gegenmaßnahmen eingeleitet.Another security check for monitoring the firing system can be derived from the dynamic course of the sensor signal dU / dt. This is explained with reference to FIGS. 3, 4 and 5. In area C, when there is complete combustion, the oxygen content in the exhaust gas changes only slowly. Accordingly, the sensor voltage changes only slowly over time, ie dU / dt is small. If the combustion system 1 is in the state of incomplete combustion, regardless of whether there is a lack of air or excess air, hydrogen or carbon monoxide is emitted. These emissions do not occur uniformly, but rather more or less pulsating depending on the flame pattern. The sensor 7 follows these rapid changes in hydrogen and carbon monoxide emissions. The sensor signal becomes restless. As shown in FIG. 5, the dynamic signal curve dU / dt exceeds a limit value G _D. Regardless of the stationary sensor signal, the control and monitoring unit 8 can thus recognize from the course of the dynamic signal whether or not the combustion system is in the state of incomplete combustion. Countermeasures are then automatically initiated by the control and monitoring unit 8 .

Alle obenbeschriebenen Werte α_O und Grenzwerte U_GM, U_GÜ, α_GM, α_GÜ, α_OM, α_OÜ, α_AM, α_AÜ, G_D, welche für die Überwachung der Feuerungs anlage 1 erforderlich sind, werden vorzugsweise bei der Inbetrieb nahme der Feuerungsanlage in der Regel- und Überwachungseinheit 8 gespeichert. Die Feuerungsanlage wird zu diesem Zweck in die Zu stände gefahren, die während ihres späteren Betriebes auftreten können.All the above-described values α _O and limit values U _GM , U _GÜ , α _GM , α _GÜ , α _OM , α _OÜ , α _AM , α _AÜ , G _D , which are required for monitoring the furnace 1 , are preferably used during commissioning acquisition of the furnace in the control and monitoring unit 8 stored. For this purpose, the combustion system is moved to the states that can occur during its later operation.

Die Funktionstüchtigkeit des Sensors 7 selbst kann zudem dadurch überwacht werden, daß die Registrierung der Sensorsignaländerung bei kurzzeitiger Änderung der Sensortemperatur erfolgt. Durch eine kurzzeitige Änderung der Sensortemperatur wird bei einem funkti onsfähigen Sensor 7 eine kurzzeitige Änderung des Sensorsignals hervorrufen. Dieser Test kann entweder bei Brennerstillstand an Luft oder beim Vorlüften des Brenners oder im Betrieb während ei nes Zustandes vollständiger Verbrennung durchgeführt werden. Die Temperaturänderung wird beispielsweise durch eine kurzzeitige Än derung der Heizspannung hervorgerufen, wie in Fig. 6 dargestellt. The functionality of the sensor 7 itself can also be monitored by registering the sensor signal change when the sensor temperature changes briefly. A brief change in the sensor temperature will cause a brief change in the sensor signal in a functional sensor 7 . This test can be carried out either when the burner is shut down in air or when the burner is pre-vented or in operation during a complete combustion state. The temperature change is caused, for example, by a brief change in the heating voltage, as shown in FIG. 6.

Wird keine Änderung der Sensorspannung dU detektiert, so ist die Meßelektrode (hier nicht dargestellt) fehlerhaft und der Sensor 7 muß ausgetauscht werden.If no change in the sensor voltage dU is detected, the measuring electrode (not shown here) is faulty and the sensor 7 must be replaced.

Die Prüfung, ob die Meßelektrode (hier nicht dargestellt) des Sen sors 7 noch in der Lage ist, Wasserstoff bzw. Kohlenmonoxid zu de tektieren, kann während des Startvorgangs des Brenners vorgenommen werden. Diese Prüfung wird anhand von Fig. 7 erläutert. Beim Zün den des Brenners entsteht zwangsläufig eine kurzzeitige Wasser stoff-/Kohlenmonoxidemission, die der Sensor 7 detektiert, wenn seine sensitive Funktion in Ordnung ist. Erkennt der Sensor 7 kurz nach dem Zündvorgang den Anstieg von Wasserstoff und/oder Kohlen monoxid nicht, so ist er defekt und muß ausgetauscht werden. Die ses wird von der Regel- und Überwachungseinheit 8 ebenfalls ange zeigt.The test as to whether the measuring electrode (not shown here) of the sensor 7 is still able to detect hydrogen or carbon monoxide can be carried out during the starting process of the burner. This test is explained with reference to FIG. 7. When the burner is ignited, there is an inevitable short-term hydrogen / carbon monoxide emission, which the sensor 7 detects when its sensitive function is in order. If the sensor 7 does not recognize the rise in hydrogen and / or carbon monoxide shortly after the ignition process, it is defective and must be replaced. The ses is also shown by the control and monitoring unit 8 .

Claims

1. A method for controlling and monitoring the combustion of a combustion system ( 1 ) with a burner ( 2 ) for solid and flowing fuel, which is followed by a sensor ( 7 ), the actuators ( 4 and 5 ) for the fuel and air supply for the burner ( 2 ) are controlled by a control and monitoring unit ( 8 ), to the signal inputs of which the sensor ( 7 ) is connected, characterized in that the limit values (U _GM and U _GÜ ) of the statio are connected to the firing system before it is started up när sensor signal (U) when exceeded in the areas of incomplete combustion with excess air or lack of air detected and stored that from the course of the voltage signal (U) of the sensor ( 7 ) on the respective associated positions (S) of the actuator ( 5 ) , the limit values α _GM = | dU _M / dS _M | or α _GÜ = | dU _Ü / dS _Ü |, in which there is a transition to incomplete combustion in the absence of air or excess air, are determined and stored so that the malfunction of the sensor ( 7 ) can be identified from the course of the voltage signal (U ) of the sensor ( 7 ) above the respectively associated positions (S) of the actuator ( 5 ) with exclusive oxygen sensitivity of the sensor ( 7 ), the values of the slopes α _O = dU _O / dS are determined and that these values (α _O ) and the determined limit values (α _OM or α _OÜ ), at which the complete combustion changes to the state of an incomplete combustion, are stored so that the course of the voltage signal (U) of the sensor ( 7 ) from the control and monitoring unit ( 8 ) continuously monitored and with the values stored in the control and monitoring unit 8 (α _O ) and limit values (U _GM or U _GÜ , α _GM or α _GÜ , α _OM or α _OÜ ) the transitions an incomplete combustion in the absence of air and excess air are detected and countermeasures in the form of an increase or a reduction in the air supply are automatically initiated when one of these limit values (U _GM or U _GÜ , α _GM or α _GÜ , α _OM or α _OÜ ) is reached that the control and monitoring unit ( 8 ) additionally monitors the signal curve (dU / dt) of the sensor ( 7 ) and, when a limit value (G _D ) also stored in the control and monitoring unit ( 8 ) is exceeded, regulates the Firing system ( 1 ) is carried out for complete combustion, and that in addition to checking the sensor ( 7 ), the heating voltage is changed and the short-term emission of hydrogen / carbon monoxide is used when the burner is switched on.

2. The method according to claim 1, characterized in that for checking the sensor ( 7 ) with the help of the control and monitoring device ( 8 ), the heating voltage of the sensor ( 7 ) changed and with unchanged sensor signal (U) malfunction of the sensor ( 7 ) is displayed by the control and monitoring unit ( 8 ).

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that for checking the sensor ( 7 ) the short-term emission of What serstoff / carbon monoxide used when switching on the burner and with unchanged sensor signal (U) a malfunction of the sensor ( 7 ) is displayed by the control and monitoring unit ( 8 ).