Kessel- und Feuerrauminspektion: den ganzen Feuerraum sehen, bevor das Gerüst steht

Der Hauptakteur beim Kesselverschleiß ist das Rohr. Auf der Feuerseite: Ascheerosion, Hochtemperaturkorrosion und Wanddickenabnahme, wo der Rußbläserdampf immer wieder auftrifft. Auf der Wasser- und Dampfseite: Kesselsteinbildung und die dadurch verursachte Überhitzung. Überhitzer- und Zwischenüberhitzerrohre, die jahrelang heiß laufen, blähen sich langsam durch Kriechen auf. Rohrreißer sind eine Hauptursache ungeplanter Stillstände.

Dasselbe gilt über Kraftwerke hinaus: Müllverbrennungsanlagen, Prozessöfen in Raffinerien und Industriekessel konzentrieren ihre Inspektion ebenfalls auf Rohre und Feuerfestauskleidung im Feuerraum. Ein anderer Brennstoff bedeutet andere Asche und andere Korrosion.

Kessel werden durch eine Kombination aus gesetzlicher Prüfung und Eigeninspektionen des Betreibers während geplanter Stillstände geschützt. Prüfer betreten den Feuerraum, leuchten die Rohre aus und nehmen an festgelegten Stellen Ultraschall-Wanddickenmessungen vor. Um hohe Bereiche zu erreichen, bauen sie Gerüste im Feuerraum, hängen Hängebühnen vom Dach ab oder nutzen Seilzugangstechnik.

Es gibt drei Schmerzpunkte: Zeit (Warten auf das Abkühlen, Aschereinigung, Gerüstbau), Gefahr (Höhe, herabfallende Gegenstände, Staub, Hitze, enger Raum) und übersehene Schäden. Bei Tausenden Rohren und wenigen Tagen kann kein Team alles genau ansehen, also konzentriert sich die Inspektion meist auf „wo es zuletzt versagt hat“ und auf die festen Messpunkte.

Die Aufgabe der Drohne ist es, den gesamten Feuerraum einmal zu sehen, bevor ein Gerüst aufgestellt wird. Das trennt die Stellen, die ein Gerüst brauchen, von denen, die keines brauchen – und ändert die Reihenfolge der gesamten Inspektion.

Das Grundmuster sind Bänder von oben nach unten, Wand für Wand. Wer unten beginnt, wirbelt mit dem Abwind die Asche vom Boden auf, und die Sicht verschwindet; beginnen Sie also oben und arbeiten Sie sich nach unten, während sich der Staub legt. Vereinbaren Sie zuerst Rohrnummerierungsmarken oder ein Koordinatensystem für den Feuerraum, damit jedes Bild später einer bestimmten Wand und einem bestimmten Rohr zugeordnet werden kann.

Ein Kesselinnenraum vereint nahezu jede Schwäche einer Drohne: völlige Dunkelheit, Asche in der Luft und einen Stahlkasten, der GNSS blockiert. Rohrwände sind ein sich wiederholendes Muster, sodass eine kamerabasierte Ortung wenige unterscheidbare Merkmale findet. Selbst nach dem Abkühlen kann Hitze oben und tief zwischen den Rohren nachwirken.

• Staub & Rauch: hoch beginnen, langsam bewegen, die Lichter so ausrichten, dass Blendung durch aufgewirbelte Asche abnimmt, und die Reihenfolge von Aschereinigung und Flügen abstimmen. Staub & Rauch
• Dunkelheit: die Bordbeleuchtung ist das einzige Licht. Belichtung fixieren und einen konstanten Abstand halten, damit die Helligkeit gleich bleibt. Dunkelheit
• Ohne GNSS: mit LiDAR und Kameras lokalisieren. Sich wiederholende Rohrmuster verwirren die Lokalisierung, daher helfen gesetzte Marker. Ohne GNSS
• Enge Räume: die Spalten zwischen Überhitzer-Rohrbündeln sind oft zu eng für jedes Fluggerät. Zwängen Sie keine Drohne mit Schutzkäfig hinein. Enge Räume
• Hitze: warten Sie, bis der Feuerraum kühl genug für Akkus und Kameras ist, und messen Sie die Temperatur vor dem Einstieg. Hitze

Das Schwierigste an der Feuerrauminspektion ist zu wissen, welches Rohr man gerade betrachtet. Tausende identische Rohre stehen nebeneinander, und solange nicht jeder Befund einer Rohrnummer und einer Höhe zugeordnet ist, lässt sich kein Reparaturauftrag erteilen. KI ist gut darin, Befunde vorzuschlagen und mit dem letzten Mal zu vergleichen; ob ein Rohr ersetzt oder weiterbetrieben wird, bleibt die Entscheidung des Ingenieurs.

In Japan durchlaufen Industriekessel regelmäßige Leistungsprüfungen nach dem Industrial Safety and Health Act und seiner Verordnung zur Sicherheit von Kesseln und Druckbehältern, wodurch ihr Prüfzertifikat erneuert wird (dessen Gültigkeit je nach Ergebnis verkürzt oder verlängert werden kann). Kraftwerkskessel fallen unter den Electricity Business Act, der regelmäßige, vom Betreiber durchgeführte Prüfungen verlangt. In beiden Fällen erleichtern Drohnen die Inspektion; sie ändern weder ihren Inhalt noch die Verantwortlichkeit.

Für den Flug selbst gilt: Flüge in einem Innenraum wie einem Feuerraum liegen in der Regel außerhalb des japanischen Civil Aeronautics Act (nach der Auslegung des MLIT gilt ein klar von außen abgetrennter Raum auch mit Öffnungen als Innenraum; das Verlassen durch eine Öffnung zählt als Außenflug). Stattdessen gelten Vorschriften zu Sauerstoffmangel, Staub und Arbeiten in engen Räumen sowie das Arbeitsfreigabesystem des Standorts. Außenflüge um Kanäle und Schornsteine fallen dagegen unter das Luftfahrtrecht, behandeln Sie sie also getrennt. Die von METI, FDMA und MHLW herausgegebenen Leitlinien für Drohnen in Industrieanlagen sind ebenfalls hilfreich.

Im Ausland stützen sich die USA auf den ASME Boiler and Pressure Vessel Code für den Bau und den National Board Inspection Code (NBIC) für die Prüfung im Betrieb; die britischen Pressure Systems Safety Regulations 2000 verlangen ein schriftliches Prüfschema durch eine sachkundige Person. Vergleichen Sie die nationalen Flugregeln in den Regelungen weltweit.

• Rohrwanddicke: Fotos verraten nicht, wie viele Millimeter übrig sind. Dafür sind Ultraschall- oder EMAT-Messungen im Kontakt nötig.
• Tief im Inneren der Rohrbündel: die Spalten zwischen Überhitzer- und Zwischenüberhitzerrohren sind zu eng zum Einfliegen; oft sind nur die äußeren Reihen sichtbar.
• Kriechen und wasserseitige Schäden: Gefügeschädigung und innere Rohrschäden sind von außen unsichtbar. Rohrproben oder andere Prüfungen sind erforderlich.
• Im Inneren von Trommeln und Sammlern: kleine Öffnungen verlangen nach Endoskopen und speziellen Werkzeugen statt Drohnen.
• Ein Feuerraum im Betrieb: nichts fliegt durch Flammen. Im Betrieb übernehmen Feuerraumkameras und Temperaturüberwachung.
• Entscheidungen und Verantwortung: Rohrwechsel, Restlebensdauerbewertung und das gesetzliche Bestehen/Nichtbestehen bleiben bei Menschen.

Am Morgen nach dem Abfahren des Kessels, sobald er abgekühlt ist, geht eine Drohne als Erste hinein. Sie fliegt dieselbe Route wie beim letzten Mal, erfasst jede Wand und markiert neben der 3D-Punktwolke Rohraufblähungen und den Fortschritt der Erosion. Bis mittags liegt ein Plan vor, der sagt „Gerüst an diesen drei Stellen nötig“, und das Material ist bestellt.

Menschen verbringen keine Tage mehr mit Suchen in der Asche. Sie messen die Rohre, die gemessen werden müssen, und ersetzen die, die ersetzt werden müssen. Die Inspektion wandelt sich vom Einstieg in den Feuerraum zur Planung der Restlebensdauer des Kessels. Das ist unsere redaktionelle Sicht – und wir erwarten, dass die Wanddickenmessung im Kontakt auch dann noch gebraucht wird.