DE4340534A1

DE4340534A1 - Control and monitoring procedures

Info

Publication number: DE4340534A1
Application number: DE4340534A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Dr Vogel; Gunar Dr Baier; Harald Dipl Ing Weber
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1993-11-29
Filing date: 1993-11-29
Publication date: 1995-06-01
Also published as: EP0655583A1; EP0655583B1; DE59403785D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung und Überwachung der Verbrennung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a control method and monitoring of combustion according to the preamble of Claim 1.

Zur Energieeinsparung und Vermeidung von Umweltschäden ist die Überwachung bzw. Regelung von Verbrennungsprozessen in Verbrennungsanlagen unbedingt notwendig. Die Messung des Sauerstoffgehalts in Abgasen allein kann keinen Hinweis auf eine unvollständige Verbrennung liefern. Deshalb ist es be sonders wichtig, die Anteile der im Abgas enthaltenen nicht verbrannten Bestandteile zu erfassen und zu minimieren. Zu diesen unverbrannten Bestandteilen gehören Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Tritt eine unvollständige Verbrennung ein, so treten im Abgas Wasserstoff- und Kohlenmonoxidemissionen im mer gemeinsam auf. Das genaue Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid kann dagegen je nach Brennereinstellung, Last faktor, Brennstoffbeschaffenheit sowie Lufttemperatur und Luftdruck schwanken. Als Leitgröße, an der sich erkennen läßt, ob eine unvollständige Verbrennung einsetzt, kann das Auftreten von Wasserstoff ebenso wie das Auftreten von Koh lenmonoxid im Abgas herangezogen werden. To save energy and avoid environmental damage the monitoring or control of combustion processes in Incineration plants absolutely necessary. The measurement of the Oxygen levels in exhaust gases alone cannot indicate anything provide incomplete combustion. Therefore it is particularly important, the proportions of those contained in the exhaust gas are not capture and minimize burned components. To these unburned components include carbon monoxide and Hydrogen. If incomplete combustion occurs, then hydrogen and carbon monoxide emissions occur in the exhaust gas always together. The exact ratio of hydrogen to Carbon monoxide can, however, depending on the burner setting, load factor, fuel quality as well as air temperature and Air pressure fluctuate. As a benchmark by which to recognize each other lets whether an incomplete combustion starts, that can Occurrence of hydrogen as well as the occurrence of Koh lenmonoxide are used in the exhaust gas.

In der DE-A-25 10 717 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem mit Hilfe von zwei Sauerstoffsensoren das Abgas geprüft wird. Die Menge an unverbrannten Bestandteilen wird direkt nach der Flamme aus den Spannungssignalen dieser Sensoren ermittelt. Nachteilig hierbei ist, daß die Sensoren bei Ver brennungen mit Luftüberschuß den Gehalt an unverbrannten Be standteilen nur mit sehr kleinen Signalen anzeigen, die nicht leicht auswertbar sind, so daß mit dieser Anordnung nur schwerwiegende Defekte der Verbrennungsanlage nachge wiesen werden können.DE-A-25 10 717 describes a method in which the exhaust gas is checked with the help of two oxygen sensors becomes. The amount of unburned components becomes direct after the flame from the voltage signals from these sensors determined. The disadvantage here is that the sensors in Ver Burns with excess air contain unburned Be display only with very small signals that are not easy to evaluate, so with this arrangement only serious defects in the incinerator can be shown.

Aus der DE-B-34 35 902 ist eine Vorrichtung bekannt, welche die Schadstoffemissionen, insbesondere den Gehalt an Kohlen monoxid, direkt bestimmen kann. Das Brennstoff-/Luftverhält nis wird dadurch geregelt, daß über einen Sauerstoffsensor ein Sauerstoffsollwert im Abgas eingestellt wird. Der Sauer stoffsollwert wird durch das Signal eines Sensors für brenn bare Bestandteile vorgegeben, in dem der minimale Luftüber schuß bestimmt wird, bei dem unverbrannte Bestandteile, vor zugsweise im Bereich von 200 bis 400 ppm auftreten. Als Sen sor für die unverbrannten Bestandteile wird ein halbleiten der Metalloxidsensor verwendet, dessen Leistungsfähigkeit vom Gehalt an brennbaren Bestandteilen abhängt. Da eine Kon zentration an Kohlenmonoxid von mehr als 100 ppm heute be reits als Fehlfunktion einer Verbrennungsanlage gilt, der verwendete Halbleitersensor jedoch nur zur einer Regelung der unverbrannten Bestandteile in einem Bereich von 200 bis 400 ppm geeignet ist, entspricht diese Vorrichtung den heu tigen Anforderungen nicht mehr.From DE-B-34 35 902 a device is known which the pollutant emissions, especially the coal content monoxide, can determine directly. The fuel / air ratio nis is regulated by the fact that an oxygen sensor an oxygen setpoint is set in the exhaust gas. The sour Substance setpoint is determined by the signal from a sensor for burning bare components in which the minimum air over shot is determined in the unburned components preferably occur in the range of 200 to 400 ppm. As a sen sor for the unburned components will semi-conduct the metal oxide sensor uses its performance depends on the content of flammable components. Since a con concentration of carbon monoxide of more than 100 ppm today is already considered a malfunction of an incinerator, the used semiconductor sensor, however, only for regulation of the unburned components in a range from 200 to 400 ppm is suitable, this device corresponds to the hay requirements no longer.

In der DE-A-38 07 752 ist eine Vorrichtung mit zwei kera mischen Sensoren beschrieben, wobei der ein erster Sensor für die Bestimmung von brennbaren Bestandteilen im Abgas und der zweite für die Ermittlung von gasförmigem Sauerstoff vorgesehen ist. Der erste Sensor wird durch einen Festelek trolyten aus Zirkoniumdioxid gebildet. Dieser ist mit einer einem Referenzgas ausgesetzten Elektrode und einer vom Meß gas beaufschlagten Elektrode aus Molybdändisilikat versehen. Der zweite Sensor weist ebenfalls einen Festelektrolyten aus Zirkondioxid auf. Der erste Sensor wird auf eine Be triebstemperatur erwärmt, die sich von der Betriebstempera tur des zweiten Sensors unterscheidet. Auf diese Weise läßt sich ein breiter Konzentrationsbereich der brennbaren Be standteile in einem zu messenden Abgas durch Berechnung auf der Basis der Abgabeleistung der beiden Sensoren für den gasförmigen Sauerstoff bestimmen.DE-A-38 07 752 describes a device with two kera Mix sensors described, the first sensor for the determination of flammable components in exhaust gas and the second for the determination of gaseous oxygen is provided. The first sensor is a Festelek trolytes formed from zirconium dioxide. This is with one a reference gas exposed electrode and one from the measurement Provide gas-loaded electrode made of molybdenum disilicate. The second sensor also has a solid electrolyte from zirconia. The first sensor is on a loading operating temperature warms up, which depends on the operating temperature structure of the second sensor differs. That way a wide range of concentrations of flammable be components in an exhaust gas to be measured by calculation the basis of the output power of the two sensors for the determine gaseous oxygen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem es möglich ist, das Abgas einer Verbrennungsanlage der eingangs genannten Art ständig schadstofffrei zu halten.The object of the invention is to demonstrate a method with which it is possible to remove the exhaust gas from an incineration plant to keep pollution-free at the beginning.

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

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind in den Unteran sprüchen gekennzeichnet.Further features essential to the invention are in the Unteran sayings marked.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention will now be described with reference to drawings explained.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Regel- und Überwachungs vorrichtung, Fig. 1 is a control and monitoring device according to the invention,

Fig. 2 die zyklische Kontrolle des Arbeitspunktes im Diagramm, Fig. 2, the cyclical control of the working point in the diagram,

Fig. 3 den sprunghaften Anstieg des Wasserstoffanteils im Abgas bei Änderung der Verbrennung, Fig. 3 shows the sharp increase of the hydrogen content in the exhaust gas when changing the combustion,

Fig. 4 den Verlauf des Meßsignals eines Wasserstoff sensors, Fig. 4 shows the profile of the measurement signal of a sensor hydrogen,

Fig. 5 eine Variante des in Fig. 2 dargestellten Dia gramms, Fig. 5 program a variant of the slide shown in Fig. 2,

Fig. 6 die Überprüfung der O₂-Regelung im Diagramm, Fig. 6 shows the verification of the O₂-regulation in the diagram,

Fig. 7 die Überprüfung der O₂- und H₂-Sensoren im Diagramm. Fig. 7 checking the O₂ and H₂ sensors in the diagram.

Fig. 1 zeigt eine Regel- und Überwachungsvorrichtung 1, die einen Sauerstoffsensor 2, einen Wasserstoffsensor 3, eine Verarbeitungseinheit 4 sowie eine Regeleinrichtung 5 auf weist. Der Sauerstoffsensor 2 und der Wasserstoffsensor 3 sind in den Abgaskanal 21 einer Verbrennungsanlage 20 einge baut. Der Aufbau und die Funktionsweise des Sauerstoff sensors 2 sind in der DE-C-29 45 698 offenbart. Ein Wasser stoffsensor 3, wie er in der Vorrichtung 1 verwendet wird, ist in der DE-A-40 21 929 beschrieben. Der Wasserstoffsensor 3 weist die Eigenschaft auf, daß er für den Fall, daß das Abgas keine brennbaren Bestandteile aufweist, ebenfalls als Sauerstoffsensor betrieben werden kann. Die Signalein- und Ausgänge der beiden Sensoren 2 und 3 sind mit den Signalein- und -ausgängen der Verarbeitungseinheit 4 verbunden, von der unter anderem alle Störmeldungen ausgegeben werden. Das Aus gangssignal der Verarbeitungseinheit 4 wird der Regelein richtung 5 zugeführt. Diese kann mit einem Ausgangssignal, das einem Stellglied 6 zugeleitet wird, die Luftzufuhr für die Verbrennungsanlage 20 mit Hilfe einer Luftklappe 7 steu ern. Fig. 1 shows a control and monitoring device 1 which comprises an oxygen sensor 2, a hydrogen sensor 3, a processing unit 4 and a control device 5. The oxygen sensor 2 and the hydrogen sensor 3 are built into the exhaust duct 21 of an incinerator 20 . The structure and operation of the oxygen sensor 2 are disclosed in DE-C-29 45 698. A hydrogen sensor 3 , as used in the device 1 , is described in DE-A-40 21 929. The hydrogen sensor 3 has the property that it can also be operated as an oxygen sensor in the event that the exhaust gas has no combustible components. The signal inputs and outputs of the two sensors 2 and 3 are connected to the signal inputs and outputs of the processing unit 4 , from which, among other things, all fault messages are output. The output signal from the processing unit 4 is supplied to the control device 5 . This can with an output signal, which is fed to an actuator 6 , the air supply for the combustion system 20 using an air damper 7 control.

Damit das aus der Verbrennungsanlage 20 kommende Abgas 22 keinen, oder nur einen sehr geringen Anteil an brennbaren Bestandteilen aufweist, wird dem Brennstoff, der über die Leitung 9 zugeführt wird, gerade so viel Luft beigemischt, daß das Brennstoff-/Luftgemisch, das der Verbrennungsanlage 20 über die Leitung 8 zugeführt wird, gerade noch eine voll ständige Verbrennung ermöglicht. Ändert sich die Brenner kennlinie, was auf Grund von Heizwertänderungen des Brenn stoffs, von Luftdruck- und Temperaturschwankungen, Düsenver stopfungen oder auch Laständerungen der Verbrennungsanlage hervorgerufen werden kann, so setzt eine unvollständige Ver brennung ein. Um diese zu vermeiden, werden zyklische Über prüfungen des Arbeitspunktes der Verbrennungsanlage durch geführt. Bei Abweichung von einer vollständigen Verbrennung wird sofort eine Neueinstellung des Arbeitspunktes durchge führt. Kann kein neuer Arbeitspunkt gefunden werden, so gibt die Verarbeitungseinheit 4 eine entsprechende Störmeldung aus.So that the exhaust gas 22 coming from the combustion system 20 has no or only a very small proportion of combustible constituents, the fuel that is supplied via the line 9 is mixed with just enough air that the fuel / air mixture that the combustion system 20 is fed via line 8 , just a full continuous combustion allows. If the burner characteristic changes, which can be caused by changes in the calorific value of the fuel, air pressure and temperature fluctuations, nozzle blockages or load changes in the incineration plant, incomplete combustion will start. To avoid this, cyclical reviews of the operating point of the incineration plant are carried out. If there is a deviation from complete combustion, the operating point is reset immediately. If no new operating point can be found, the processing unit 4 issues a corresponding fault message.

In Fig. 2 ist in einem Diagramm die zyklische Kontrolle des Arbeitspunktes und dessen Neueinstellung dargestellt. Bei der Kontrolle wird von dem Istzustand ausgegangen, d. h. von dem augenblicklichen Arbeitspunkt der Verbrennungsanlage 20. Mit Hilfe der Regeleinrichtung 5 wird die Luftzufuhr über die Leitung 8 zur Verbrennungsanlage 20 so reduziert, daß der Rest des Sauerstoffs im Abgas um einen Betrag von X%, z. B. um 0,1% reduziert wird. Die Abnahme des Restsauerstoffs im Abgas 22 kann mit Hilfe der Sauerstoffsonde 2 erfaßt wer den. Gleichzeitig wird das Spannungssignal der Wasserstoff sonde 3 überprüft. Durch die Reduzierung der Sauerstoffzu fuhr wird die Verbrennungsanlage 20 von einer vollständigen Verbrennung zu einer unvollständigen Verbrennung übergehen. Dies bedeutet, daß das Spannungssignal U des Wasserstoff sensors 3 ansteigt. In der Verarbeitungseinheit 4 wird die Differenz U_d = U_n - U_v zwischen dem Spannungssignal U_v vor der Reduzierung der Sauerstoffzufuhr und dem Spannungssignal U_n nach der Reduzierung der Sauerstoffzufuhr gebildet. Wie anhand der Fig. 3 und 4 zu sehen ist, steigt der Anteil des Wasserstoffs im Abgas 22 beim Übergang von einer voll ständigen Verbrennung zu einer unvollständigen Verbrennung sprunghaft an. Wie Fig. 4 zeigt, gilt das auch für das Spannungssignal, das sich zwischen den beiden Elektroden des Wasserstoffsensors 3 ausbildet. Die zwischen den beiden Spannungssignalen U_n und U_v gebildete Differenz U_d wird mit einem Schwellwert bzw. Grenzwert verglichen. Dieser Grenz wert ist in der Verarbeitungseinheit 4 gespeichert und hat bei dem hier beschriebenen Beispiel einen Wert von 100 mV. Ist die Differenz U_d kleiner, so wird die Sauerstoffzufuhr für die Verbrennungsanlage 20 nochmals reduziert, derart, daß sich der Sauerstoffanteil im Abgas 22 nochmals um 0,1% reduziert. Dieser Vorgang wird solange durchgeführt, bis die Differenz U_d größer als der Grenzwert ist. Ist das der Fall, so wird die Arbeitspunkteinstellung fortgesetzt. Die Luftzu fuhr für die Verbrennungsanlage 20 wird jetzt um einen Be trag von D% erhöht, so daß gerade wieder eine vollständige Verbrennung erfolgt. Dieser Wert kann beispielsweise bei 0,3% liegen. Damit ist der neue Arbeitspunkt eingestellt. Die Verbrennungsanlage wird nun mit dieser Arbeitspunktein stellung bis zur nächsten Prüfung betrieben.In Fig. 2 a diagram of the cyclic control of the operating point and its readjustment is shown. The check is based on the actual state, ie on the current operating point of the combustion system 20 . With the help of the control device 5 , the air supply via the line 8 to the incinerator 20 is reduced so that the rest of the oxygen in the exhaust gas by an amount of X%, z. B. is reduced by 0.1%. The decrease in the residual oxygen in the exhaust gas 22 can be detected with the help of the oxygen probe 2 . At the same time, the voltage signal of the hydrogen probe 3 is checked. By reducing the oxygen supply, the incinerator 20 will transition from full combustion to incomplete combustion. This means that the voltage signal U of the hydrogen sensor 3 rises. The difference U _d = U _n −U _v between the voltage signal U _v before the reduction in the oxygen supply and the voltage signal U _n after the reduction in the oxygen supply is formed in the processing unit 4 . As can be seen from FIGS. 3 and 4, the proportion of hydrogen in the exhaust gas 22 increases abruptly during the transition from full combustion to incomplete combustion. As shown in FIG. 4, this also applies to the voltage signal that is formed between the two electrodes of the hydrogen sensor 3 . The difference U _d formed between the two voltage signals U _n and U _v is compared with a threshold value or limit value. This limit value is stored in the processing unit 4 and has a value of 100 mV in the example described here. If the difference U _{d is} smaller, the oxygen supply for the combustion system 20 is reduced again in such a way that the oxygen content in the exhaust gas 22 is reduced again by 0.1%. This process is carried out until the difference U _{d is} greater than the limit. If this is the case, the operating point setting is continued. The Luftzu drove for the incinerator 20 is now increased by an amount of D%, so that just a complete combustion takes place again. This value can be, for example, 0.3%. The new working point is now set. The incinerator is now operated with this operating point setting until the next test.

Fig. 5 zeigt eine andere Möglichkeit, der Arbeitspunkt kontrolle und -einstellung. Hierfür wird die Sauerstoffzu fuhr gemindert, und zwar so, daß der restliche Anteil des Sauerstoffs im Abgas 22 um X%, z. B. um 0,1% reduziert wird. In der Verarbeitungseinheit 4 wird wiederum die Differenz U_d zwischen den Spannungssignalen U_v und U_n gebildet, die vor und nach der Reduzierung des Sauerstoffs im Abgas an der Wasserstoffsonde 3 abgegriffen werden. Anschließend bildet die Verarbeitungseinheit 4 den Quotienten U_d/X% aus der Spannungsdifferenz U_d und dem prozentualen Anteil X% der Re duzierung des Restsauerstoffes im Abgas. Nun wird von der Verarbeitungseinheit 4 geprüft, ob dieser Quotient größer oder kleiner als ein Grenzwert ist, der in der Verarbei tungseinheit 4 gespeichert ist. Bei dem hier beschriebenen Beispiel ist der Grenzwert auf 2000 mV/% festgelegt. Ist der Quotient U_d/X% kleiner, so wird die Sauerstoffzufuhr zur Verbrennungsanlage 20 nochmals reduziert, und zwar derart, daß sich der Anteil des restlichen Sauerstoffs im Abgas um nochmal 0,1% reduziert. Anschließend wird wieder der Quo tient U_d/X% gebildet und mit dem Grenzwert verglichen. Diese Verfahrensschritte werden solange durchgeführt, bis der Quotient Ud/X% größer ist als der Grenzwert. Anschlie ßend wird die Luftzufuhr zur Verbrennungsanlage 20 um D%, z. B. um 0,3% erhöht, so daß gerade wieder eine vollständige Verbrennung erfolgt. Die Verbrennungsanlage wird dann bis zur nächsten Überprüfung mit diesem Überschuß an Sauerstoff betrieben. Die besonderen Vorteile dieser hier beschriebenen Quotientenbildung als Kriterium zur Erkennung des Einsetzens einer unvollständigen Verbrennung liegen darin, daß kleine Änderungen der Spannung U des Wasserstoffsensors keinen Ein fluß auf die Funktionen haben, da ja nur relative Signalän derungen betrachtet werden. Die Verringerung der absoluten Sensorempfindlichkeit durch Elektrodenalterung hat zudem keinen Einfluß auf die Funktion, da die Steigung der Sensor kennlinie, die in Fig. 4 dargestellt ist, auch noch deut lich zwischen vollständiger und unvollständiger Verbrennung unterscheidet, wenn der absolute Signalwert im steilen Ast der Kennlinie auf Grund von Elektrodenalterung abnimmt. Vor teilhaft ist weiterhin, daß die Steigung der Sensorkennlinie nach Fig. 4 bereits ansteigt, sobald der Übergang zu einem Zustand unvollständiger Verbrennung erfolgt. Mit dieser Art der Regelung wird also die Wasserstoffemission auf Werte unterhalb von 100 ppm begrenzt. Die Regel- und Über wachungsvorrichtung 1 erlaubt eine stündliche Überwachung und Neueinstellung des Arbeitspunktes. Fig. 5 shows another possibility, the working point control and setting. For this, the oxygen supply is reduced, in such a way that the remaining portion of the oxygen in the exhaust gas 22 by X%, for. B. is reduced by 0.1%. In the processing unit 4 , the difference U _d is again formed between the voltage signals U _v and U _n , which are tapped at the hydrogen probe 3 before and after the reduction in oxygen in the exhaust gas. The processing unit 4 then forms the quotient U _d / X% from the voltage difference U _d and the percentage X% of the reduction in the residual oxygen in the exhaust gas. Now the processing unit 4 checks whether this quotient is greater or less than a limit value which is stored in the processing unit 4 . In the example described here, the limit is set at 2000 mV /%. If the quotient U _d / X% is smaller, the oxygen supply to the combustion system 20 is reduced again, in such a way that the proportion of the remaining oxygen in the exhaust gas is reduced by another 0.1%. Then the quotient U _d / X% is again formed and compared with the limit value. These process steps are carried out until the quotient Ud / X% is greater than the limit value. Subsequently, the air supply to the incinerator 20 by D%, z. B. increased by 0.3%, so that a complete combustion takes place again. The incinerator is then operated with this excess oxygen until the next check. The particular advantages of this quotient formation described here as a criterion for the detection of the onset of incomplete combustion are that small changes in the voltage U of the hydrogen sensor have no influence on the functions, since only relative signal changes are considered. The reduction in the absolute sensor sensitivity due to electrode aging also has no influence on the function, since the slope of the sensor characteristic curve, which is shown in FIG. 4, also clearly differentiates between complete and incomplete combustion if the absolute signal value in the steep branch of the characteristic curve decreases due to electrode aging. It is also advantageous that the slope of the sensor characteristic curve according to FIG. 4 already increases as soon as the transition to a state of incomplete combustion takes place. With this type of control, the hydrogen emission is limited to values below 100 ppm. The control and monitoring device 1 allows hourly monitoring and readjustment of the working point.

Da sich der Arbeitspunkt nicht nur durch eine Änderung der Kennlinie der Verbrennungsanlage 20 verschieben kann, son dern auch auf Grund eines Fehlverhaltens einer der Sensors 2 oder 3 oder der O₂-Regelung, ist auch die periodische Über wachung der Sensoren 2 oder 3 und der O₂-Regelung in regel mäßigen Intervallen z. B. täglich erforderlich. Das kann ebenfalls mit Hilfe der erfindungsgemäßen Regel- und Überwa chungseinrichtung durchgeführt werden. Bei der Überwachung der O₂-Regelung, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, wird zunächst der Arbeitspunkt der Verbrennungsanlage 20 neu ein gestellt, und zwar wie oben beschrieben. Zeigt der Wasser stoffsensor 3 für brennbare Bestandteile einen erhöhten Signalanstieg, so wird der Arbeitspunkt nochmals neu einge stellt. Ist ein neuer Arbeitspunkt gefunden, so wird eine Meldung ausgegeben, daß eine Überprüfung der Betriebspara meter erforderlich ist. Wird kein neuer Arbeitspunkt gefun den, so wird mit Hilfe der Regeleinrichtung 5 die Luftzufuhr zur Verbrennungsanlage 20 soweit erhöht, daß die Verbrennung mit Luftüberschuß erfolgt. Dies hat zur Folge, daß das Span nungssignal U des Wasserstoffsensors kleiner wird, was gleichbedeutend ist mit einer Verschiebung des Arbeits punktes in Richtung einer vollständigen Verbrennung. In die sem Fall wird eine Information ausgegeben, daß der Wasser stoffsensor in Ordnung ist, jedoch die Sauerstoffregelung defekt. Ferner wird eine Meldung ausgegeben, daß die Ver brennungsanlage weiter mit mechanisch eingestelltem Luft überschuß arbeitet. Wird durch die mechanische Erhöhung der Luftzufuhr zur Verbrennungsanlage 20, die Größe des Span nungssignals U am Wasserstoffsensor 3 nicht reduziert, so ist der Sensor 3 defekt. Es erfolgt eine Meldung, daß der Wasserstoffsensor 3 defekt und die Verbrennungsanlage 20 weiter mit mechanisch eingestelltem Luftüberschuß betrieben wird.Since the operating point can not only shift due to a change in the characteristic curve of the combustion system 20 , but also due to a malfunction of one of the sensors 2 or 3 or the O₂ control, the periodic monitoring of the sensors 2 or 3 and the O₂ is also -Regulation at regular intervals e.g. B. required daily. This can also be carried out with the aid of the control and monitoring device according to the invention. When monitoring the O₂ control, as shown in Fig. 6, the operating point of the incinerator 20 is first a new, as described above. If the hydrogen sensor 3 for flammable components shows an increased signal rise, the operating point is set again. If a new operating point is found, a message is output that a check of the operating parameters is required. If no new operating point is found, the air supply to the incinerator 20 is increased with the aid of the control device 5 to such an extent that the combustion takes place with excess air. As a result, the voltage signal U of the hydrogen sensor becomes smaller, which is synonymous with a shift in the working point in the direction of complete combustion. In this case, information is output that the hydrogen sensor is OK, but the oxygen control is defective. Furthermore, a message is issued that the combustion system continues to work with excess mechanically adjusted air. If voltage signal U is not reduced at the hydrogen sensor 3 by the mechanical increasing the air supply to the combustion plant 20, the size of the chip, the sensor 3 is defective. There is a message that the hydrogen sensor 3 is defective and the combustion system 20 continues to be operated with a mechanically adjusted excess air.

Wird der Arbeitspunkt der Verbrennungsanlage 20 zyklisch ein gestellt, und weist das Spannungssignal U des Wasserstoff sensors 3 trotzdem einen erhöhten Anstieg auf, so ist dies ein Hinweis darauf, daß sich die Kennlinie der Verbrennungs anlage drastisch verändert hat, oder der Sauerstoff- bzw. der Wasserstoffsensor defekt ist.If the operating point of the incinerator 20 is set cyclically, and the voltage signal U of the hydrogen sensor 3 still has an increased rise, this is an indication that the characteristic of the incinerator has changed drastically, or the oxygen or Hydrogen sensor is defective.

Die Überprüfung der beiden Sensoren 2 und 3 erfolgt, wie in Fig. 7 dargestellt, derart, daß die Luftzufuhr zur Ver brennungsanlage 20 soweit erhöht wird, daß der Sauerstoff anteil im Abgas 22 einen Überschuß von V% aufweist, der bei spielsweise zwischen 6,5% und 9% liegen kann. Nun wird ge prüft, ob das Spannungssignal U des Wasserstoffsensors 3 innerhalb einer zulässigen Bandbreite von beispielsweise 5 bis 60 mV liegt. Ist das nicht der Fall, so wird eine Stör meldung ausgegeben, daß der H₂-Sensor defekt ist, und der Sauerstoffanteil des Abgases nach einem fest einprogram mierten Kennfeld in der Verarbeitungseinheit 4 eingestellt wird. Weist das Spannungssignal der Wasserstoffsonde 3 einen Wert zwischen 5 und 60 mV auf, so wird die Luftzufuhr zur Verbrennungsanlage dreimal so verändert, daß der Sauerstoff anteil im Abgas 22 bei drei verschiedenen O₂-Werten R%, S%, T% beispielsweise bei 7%, 5% und 3% liegt. Aus den hieraus resultierenden Spannungssignalen U_R, U_S und U_T des Wasser stoffsensors 3 wird der Sauerstoffanteil gemäß der Span nungskennlinie des Wasserstoffsensors 3 mit Hilfe der Ver arbeitungseinheit 4 berechnet. Stimmen diese Werte nicht mit den Sauerstoffwerten überein, die von dem Sauerstoffsensor 2 ermittelt werden, wird eine Störmeldung ausgegeben, daß der H₂-Sensor oder der O₂-Sensor defekt ist, und die Verbren nungsanlage 20 auf festem Arbeitspunkt mit hohem Luftüber schuß gefahren wird. Stimmen die ermittelten Sauerstoffwerte mit den gemessenen Sauerstoffwerten des Sauerstoffsensors 2 überein, so wird die Luftzufuhr zur Verbrennungsanlage 20 kurzfristig so gedrosselt, daß der Sauerstoffanteil im Abgas nur noch U%, beispielsweise nur noch 0,8% beträgt. Steigt daraufhin das Spannungssignal der Wasserstoffsensor 3 an, so wird von der Verarbeitungseinheit eine Meldung ausgegeben, daß der O₂-Sensordefekt ist, und daß der Wasserstoffsonde in Ordnung ist. Steigt das Spannungssignal nicht an, wird eine Meldung ausgegeben, daß die Luftzufuhr zur Verbren nungsanlage gemäß einer fest einprogrammierten Kennlinie erfolgt.The two sensors 2 and 3 are checked, as shown in FIG. 7, in such a way that the air supply to the combustion system 20 is increased to such an extent that the oxygen portion in the exhaust gas 22 has an excess of V%, which for example is between 6 5% and 9% can be. Now it is checked whether the voltage signal U of the hydrogen sensor 3 is within a permissible bandwidth of, for example, 5 to 60 mV. If this is not the case, a fault message is output that the H₂ sensor is defective, and the oxygen content of the exhaust gas is set in the processing unit 4 according to a permanently programmed map. If the voltage signal of the hydrogen probe 3 has a value between 5 and 60 mV, the air supply to the incineration plant is changed three times so that the oxygen portion in the exhaust gas 22 with three different O₂ values R%, S%, T%, for example at 7% , 5% and 3%. From the resulting voltage signals U _R , U _S and U _{T of} the hydrogen sensor 3 , the oxygen fraction is calculated according to the voltage characteristic of the hydrogen sensor 3 with the aid of the processing unit 4 . If these values do not match the oxygen values that are determined by the oxygen sensor 2 , a fault message is issued that the H₂ sensor or the O₂ sensor is defective, and the combustion system 20 is operated at a fixed operating point with a high excess of air. If the determined oxygen values correspond to the measured oxygen values of the oxygen sensor 2 , the air supply to the combustion system 20 is throttled for a short time so that the oxygen content in the exhaust gas is only U%, for example only 0.8%. Then increases the voltage signal of the hydrogen sensor 3 , a message is issued by the processing unit that the O₂ sensor is defective and that the hydrogen probe is OK. If the voltage signal does not rise, a message is output that the air supply to the combustion system takes place according to a permanently programmed characteristic.

Claims

1. A method for controlling and monitoring the combustion of an incinerator ( 20 ) for flowing gaseous or liquid fuels, the hydrogen and oxygen sensors ( 2 and 3 ) are connected downstream, characterized in that the combustion is adjusted so that the exhaust gas ( 22 ) has the lowest possible excess of oxygen and thus just about complete combustion, and that the control of this setting, an O₂ control and the hydrogen and oxygen sensors takes place cyclically.

2. The method according to claim 1, characterized in that for checking the operating point of the combustion system for a just complete combustion, the air supply to the incinerator ( 20 ) is reduced to such an extent that the remaining oxygen content in the exhaust gas is reduced by X% that from Voltage signals U _v , U _n , which are measured before and after the reduction of the oxygen content in the exhaust gas ( 22 ), the difference U _d = U _n -U _{v is} formed and compared with a limit value that the oxygen content in the exhaust gas ( 22 ) is gradually reduced by X% until the differential voltage U _d formed _is greater than the predetermined limit value, that subsequently the oxygen supply to the incinerator ( 20 ) is increased to such an extent that the remaining proportion of oxygen in the exhaust gas is increased by D% and thus just complete combustion takes place, and that this setting serves as a new operating point until the next test.

3. The method according to claim 1, characterized in that the air supply to the incinerator ( 20 ) is reduced so that the remaining proportion of oxygen in the exhaust gas is reduced by X%, and that from the voltage signals U _v , U _n , the before and were determined after the reduction, the difference U _{d is} formed and from this, together with the percentage of X% of the reduced amount of oxygen, the quotient U _d / X% is formed, that this quotient is compared with a predetermined limit value and the reduction of the rest Oxygen in the exhaust gas is carried out in stages of X% until the quotient is greater than the predetermined limit value, and then the air supply to the incinerator ( 20 ) is increased to such an extent that the remaining proportion of oxygen in the exhaust gas is increased by D% and thus just complete combustion takes place, and this setting serves as a new operating point until the next test.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that for checking the O₂ control at he increased voltage signal (U) of the hydrogen sensor ( 3 ) a re-adjustment of the working point is made that the air supply to the incinerator when a new working point is not reached ( 20 ) is increased mechanically in such a way that the combustion takes place with excess air, that if the voltage signal (U) of the hydrogen sensor is reduced as a result, a message is output that the oxygen control is defective and that if the voltage signal is not reduced as a result ( U) a message is output that the hydrogen sensor ( 3 ) is defective, and that in the case of a defective oxygen sensor ( 2 ) or defective hydrogen sensor ( 3 ) an additional message is issued that the incinerator continues to work on mechanically adjusted excess air.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that for mutual checking of the sensors Ren ( 2 and 3 ) the air supply to the incinerator ( 20 ) is increased so far that the remaining portion of oxygen in the exhaust gas ( 22 ) V% increases that with a resultant voltage signal (U) of the hydrogen sensor ( 3 ) outside the permissible interval, a fault message H₂ sensor is defective that the incinerator is operated according to a permanently programmed map with the lowest possible excess of oxygen in the exhaust gas.

6. The method according to claim 5, characterized in that in the presence of a voltage signal of the hydrogen sensor ( 3 ) in the permissible range after increasing the oxygen content in exhaust gas ( 20 ) to V%, the air supply to the incinerator ( 20 ) in three stages to R%, S% and T% of the remaining oxygen content in the exhaust gas ( 20 ) is set so that the associated oxygen value in the exhaust gas from the respectively measured voltage signals (U _R , U _S and U _T ) of the hydrogen sensor at R%, S% and T% oxygen content it is determined from the characteristic curve of the hydrogen sensor ( 3 ) that the calculated oxygen values are compared with the measured oxygen values in the exhaust gas and if there is a mismatch, an O₂ sensor or H₂ sensor is defective and the combustion system ( 20 ) operates with an excessive air excess, that if the amount of air supplied to the incinerator ( 20 ) is reduced briefly so that the oxygen content in the Abg as is reduced to U%, that when the voltage signal of the hydrogen sensor ( 3 ) rises, a message is output that the hydrogen sensor ( 3 ) is in order, and that, in the other case, a fault message is output that the hydrogen sensor ( 3 ) is defective, and that the incinerator is operated according to a permanently programmed characteristic so that the exhaust gas ( 22 ) has the lowest possible excess of oxygen.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the values X% = 0.1%, D% = 0.3%, R% = 7%, S% = 5%, T% = 3%, U% = 0.8% and V% between 6.5% and 9% ge be chosen.