今天,海上动力的发展集中在日益严格的立法授权上,该立法授权越来越旨在大幅度减少并最终消除向环境排放的温室气体。尽管真正能实现“零排放”令人满意技术仍然不可行,但业界和学术界仍在开展大量并行研究工作,以开发和采购燃料、机械技术、后勤基础设施以及满足2050年解决方案的商业案例国际海事组织(IMO)要求减排50%。这是一个分步骤进行的过程,上个月WinGD公司推出了一项新技术,旨在通过废气再循环智能控制(iCER)减少X-DF双燃料发动机的甲烷排放并降低燃料消耗,这是该技术的第一个开发成果。 X-DF2.0,WinGD公司的第二代双燃料发动机平台。

尽管最近在减少商用船废气排放方面取得的许多进展和成功都属于小型船舶类-航程短,定义明确的船-但为世界上最大的船提供动力的大型二冲程发动机的发展将需要更长的时间,因为技术和后勤方面的障碍更高。

WinGD公司研究与开发副总裁Dominik Schneiter说:“我认为,将内燃机视为问题的一部分而不是解决方案的一部分,非常重要。我们认为混合动力和电气化将是迈向2050年目标的重要一步。”WinGD公司积极参与多项有关大型二冲程发动机优化的并行研究,Schneiter表示,不仅需要对发动机,而且需要对整个动力组件,整个机舱有一个整体的认识。他说,结合现有的和新兴的技术,从PTOs到电池再到智能管理,“总推进系统效率仍然有可能提高10%到20%。”

“我们的下一代X-DF2.0技术将使我们的发动机在使用LNG和未来燃料时都具有更高的性能。” WinGD公司全球销售总监Volkmar Galke表示。

X-DF2.0

WinGD公司的X-DF2.0技术旨在利用液化天然气(LNG)和未来的碳中性燃料来改善发动机性能,而iCER系统旨在通过使用惰性气体来提供增强的燃烧控制。根据WinGD公司的结果,使用LNG时,甲烷泄漏的排放量最多可减少50%,并显着减少燃料消耗,在汽油模式下为3%,在柴油模式下为5%。

关于减少甲烷泄漏,Schneiter解释说:“我们所能做的就是尝试捕获和燃烧甲烷。借助iCER再循环系统,我们使甲烷有了第二次燃烧的机会。(借助iCER技术),我们可以很好地控制气缸内的燃烧。”

该开发基于WinGD公司 X-DF平台,已经在60个实际运行的发动机上运行了550,000小时,共售出320台发动机。

提高双燃料发动机的性能代价不菲,而这一最新步骤从开始到交付已经用了近五年的时间。 Galke说:“通过调整惰性气体的再循环率并控制诸如燃料进入和点火正时之类的参数,我们可以增加压缩比以提高效率。结果是无论环境条件和负载如何,都可以通过闭环控制来优化燃烧。”

像所有未来的X-DF2.0技术一样,iCER将可用于所有新的X-DF发动机。目前,它正在WinGD公司的专用测试发动机设施之一中完成试验,这是两年测试计划的最后一步。该公司还正在最终确定试点安装计划。

实验性的安装很有趣,因为根据Galke所说,这是一艘2000 TEU以下的小型船,没有iCER技术。事实证明,将设备安装在狭窄的机舱空间内的过程非常有价值,因为翻新市场是iCER技术的目标。

除使用化石LNG之外,X-DF发动机在可用时还可以燃烧碳中性的合成或生物衍生LNG。 Schneiter认为,尽管“未来燃料”的讨论大多集中在可再生资源上,但生物质燃料不应被遗忘,尤其是在以所需数量提供可再生海洋燃料方面,供需面临挑战为世界船队进行燃料加注。

X-DF2.0:经验教训

与任何新技术的发展一样,在向市场交付产品时也存在小故障, X-DF2.0也不例外。

WinGD公司全球销售总监Volkmar Galke表示:“业界对两冲程发动机的低压持怀疑态度,理由是爆震和燃烧问题。幸运的是(迄今为止遇到的所有问题)都是可以解决的技术问题。因此,这里最主要收获的就是燃烧过程是稳定的,我们完全可以控制它。”

根据WinGD公司研发副总裁Dominik Schneiter的说法,X-DF平台是独一无二的,这是因为发动机以液化天然气为燃料的比例很高(从95%到98%)。“这些发动机上的汽油系统的高利用率确实是独一无二的。根据用于操作的《使用气体或其他低闪点燃料的船舶国际安全规范》(IGF规范),他们实际上只是在需要时才改用柴油,并且每周一次,以确保流体喷射系统正常运行。这些没有被阻碍。”

他说,在主要使用液化天然气的发动机上学习的最大的经验教训之一是集中在汽缸润滑油堆积物上,特别是在船东使用高BN值时。

Schneiter表示,在CIMAC工作组中获悉,“为HFO(重燃油)和MDO(海洋柴油)应用开发的气缸润滑油不一定是LNG应用的最佳机油。石油行业正在解决这一问题。”