Niedrige Temperatur- und Hochdruckbeständigkeit, kompakte und leichte Bauweise: PCHE von Shenshi Technology für LNG-Dual-Fuel-Ultra-Large-Containerschiffe

Der Trend zu größeren Schiffsgrößen und höherer Leistungsdichte führt zu strengeren Anforderungen an Platz und Gewicht im Maschinenraum. Das LNG-Brennstoffgasversorgungssystem (FGSS) muss den gesamten Prozess auf engstem Raum und mit begrenzter Lastreserve bewältigen: die Komprimierung von LNG im flüssigen Zustand bei ca. −162 °C, gefolgt von Verdampfung, Überhitzung auf die vom Hauptmotor benötigte Temperatur und druckstabilisierter Zufuhr. Dies stellt hohe Anforderungen an Kompaktheit, Leichtbauweise und Zuverlässigkeit der Wärmetauscher, während konventionelle Wärmetauscher für eine vergleichbare Wärmeübertragungsleistung in der Regel größere Einbaumaße und ein höheres Strukturgewicht erfordern. Daher werden hocheffiziente, kompakte Wärmemanagementsysteme wie gedruckte Leiterplatten-Wärmetauscher (PCHE) in Schiffs-FGSS eingeführt.

Anwendung an Bord: Ultragroßes LNG-Dual-Fuel-Containerschiff

Auf einem extragroßen LNG-Dual-Fuel-Containerschiff kommt das von Shenshi Technology eigenständig entwickelte und gefertigte PCHE-System im Treibstoffversorgungssystem zum Einsatz. Das von einem führenden chinesischen Schiffbauunternehmen für eine weltweit renommierte Reederei gebaute Schiff wurde von einer anerkannten internationalen Klassifikationsgesellschaft klassifiziert und mit einem übergroßen Membran-LNG-Treibstofftank ausgestattet. Eine einzige Bunkerung genügt, um die Anforderungen typischer Seerouten zu erfüllen, was das Schiff zu einem der repräsentativsten Vertreter der derzeit verfügbaren großen LNG-Dual-Fuel-Containerschiffe macht.

Durch die Verwendung einer Drei-Strom-Mikrokanalstruktur wird der Kern dieses PCHE im Vakuumdiffusionsschweißverfahren integral geformt. Dadurch entfallen herkömmliche Dichtungselemente wie Dichtungsringe, wodurch das Risiko von Leckagen praktisch ausgeschlossen wird. Die Kombination aus verbesserter Wärmeübertragungsleistung der Mikrokanäle und der integrierten diffusionsgeschweißten Struktur ermöglicht dem PCHE eine kleinere Stellfläche, ein geringeres Gewicht und eine höhere Leistungsdichte bei gleicher Wärmeaustauschkapazität. In maritimen Anwendungen reduziert das geringere Gerätegewicht die dynamische Belastung der Rohrleitungen und die statische Belastung der zugehörigen Trägerstrukturen und ermöglicht so eine größere Flexibilität bei der Systemauslegung. Die kompakte Bauweise spart Installationsraum und bietet mehr Platz für die Anordnung der umliegenden Rohrleitungen sowie für die routinemäßige Wartung.

Bekämpfung von Kälteblockaden: PCHE passt sich an diversifizierte kohlenstoffarme Schiffskraftstoffe an

Um den Risiken von Vereisung des Verdampfers oder Verfestigung des Mediums aufgrund der extrem niedrigen LNG-Temperatur zu begegnen, hat Shenshi Technology eine patentierte Mikrokanal-„Zwischenschicht“-Technologie entwickelt. Diese optimiert die Temperaturfeldverteilung und verhindert lokale Unterkühlung. Dadurch wird ein Einfrieren effektiv vermieden, während gleichzeitig eine hocheffiziente Verdampfungsleistung aufrechterhalten und ein langfristig stabiler Betrieb des Schiffes gewährleistet wird.

Die großflächige Einführung kohlenstoffarmer und kohlenstofffreier Kraftstoffe verändert die technischen Anforderungen an das Wärmemanagement in der Schifffahrt. Dank seiner Vorteile in Bezug auf Kompaktheit, Leichtbauweise und Zuverlässigkeit wird PCHE zunehmend als Option für die Kraftstoffversorgungssysteme großer LNG-betriebener Schiffe in Betracht gezogen.

Mit dem zunehmenden Einsatz kohlenstoffarmer und kohlenstofffreier Kraftstoffe wie Methanol und Ammoniak an Bord von Schiffen steigen die Anforderungen an Wärmetauscher hinsichtlich Kompaktheit, Materialverträglichkeit und Frostschutz. Die fortschrittlichen Wärmetauschertechnologien von PCHE übertragen die im LNG-Schifffahrtssektor gesammelten Erfahrungen auf das thermische Management dieser neuen Kraftstoffe in der Schifffahrt.