水素対応・デュアルフューエルエンジンの冷却回路

用語の意味

デュアルフューエルエンジンは、着火用に少量の液体燃料を使ってガスで運転し、ガスの供給が途絶えた場合には通常、液体燃料のみに切り替えることができます。船舶、島嶼の電力網、ガス供給が不安定なプラントでは、まさにこの理由で採用されています。水素対応エンジンとは、天然ガスに水素を一定割合で混ぜて使用できるガスエンジン、または将来、より多くの水素で運転できるように転換する準備が施されたガスエンジンのことです。

「対応」という言葉は、市場では曖昧に使われています。あるエンジンでは現在すでに混合燃料で運転できることを意味し、別のエンジンでは将来のオーバーホールで一部の部品を交換することを意味します。どちらなのかはエンジンメーカーの資料に記載されており、私たちがまず確認をお願いするのはその点です。

燃料によって冷却負荷が変わる理由

エンジンは燃料の一部を動力に、残りを熱に変え、その熱は排気、ジャケット水、過給空気、オイルから放出されます。それぞれが受け持つ割合は一定ではありません。燃料の燃え方、エンジンに供給される空気、そしてその燃料に合わせたエンジンの調整によって決まります。燃料が変われば配分も動き、ジャケット側に寄ることもあれば、過給空気側に寄ることもあります。

水素は天然ガスよりも速く燃え、着火しやすいため、水素で運転するエンジンは燃焼を穏やかに保つよう調整され、より低温の過給空気はそのための手段のひとつです。デュアルフューエルエンジンでは、液体燃料モードとガスモードがそれぞれ独自の熱収支を持ち、モードごとに許容される出力が異なることもあります。ラジエーターから見れば、これらはすべて同じ回路にかかる異なる負荷として現れます。

すべてのモードに対応する必要がある

冷却設備は、一年で最も暑い午後にエンジンがどのモードで運転するかを選ぶことができません。夏にガス供給が途絶えてエンジンが液体燃料に切り替わった場合、ラジエーターはその瞬間にその状態を受け止めなければなりません。ある月は水素混合燃料、別の月は天然ガスで運転するエンジンでも同じです。そのため、設計はエンジンが運転しうるすべてのモードについて検証され、各回路は最も厳しいモードによって決まります。

最初の問い合わせで不足しがちなのが、まさにこの点で、主燃料のデータしか送られてきません。エンジンメーカーに各燃料モードの熱データ、または回路が変わらないことを示す文書を依頼し、その両方を問い合わせに添えてください。最初に一日かかっても、後の再設計を避けられます。

将来の転換を今から計画する

水素対応として購入されたエンジンは、水素が届くまで何年も天然ガスで運転される場合があります。転換の日にもラジエーターはたいてい同じ場所にあり、それが足かせになってはなりません。将来のデータがすでにわかっている場合は、最初から両方のケースを想定してラジエーターを設計できます。まだわからない場合は、他のすべてを動かさずにコイル部分やユニットを追加できるよう、現場にスペースと接続部を残しておくと役立ちます。

水素を取り扱う現場には、電気機器が防爆規則を満たさなければならないエリアがある場合もあります。ラジエーター、ファン、またはケーブルがそのようなエリアの内部または近くに設置される場合、ファンモーターを選定する前にメーカーへ知らせる必要があります。

TECS Engineeringは、ガスエンジン、デュアルフューエルエンジン、ディーゼルエンジン向けのラジエーターおよびLT/HTラジエーターを設計・製造しています。各燃料モードのエンジンデータと現場条件をお送りいただければ、TECSがエンジンの運転しうるすべてのケースについて計算を行います。