Maritime classification society the American Bureau of Shipping (ABS) has granted Alfa Laval the first marine approval for operating boilers on methanol. Alfa Laval received an approval in principle(AIP) on 4 November 2021, based on extensive solution testing at the Alfa Laval Test & Training Centre.

Taking methanol beyond the main engines

Methanol, which is liquid at ambient temperatures and carbon-neutral if produced from green sources, is the next likely fuel step in decarbonizing the marine industry. While methanol can be found on a handful of vessels and is planned for many more, its use has so far been limited to main engines. In the future, methanol operations will need to extend to boilers.
“Alfa Laval is looking at the full scope of methanol’s influence on board,” says Lars Skytte Jørgensen, Vice President Technology Development, Energy Systems, Alfa Laval Marine Division. “The most natural choice for boilers is to fire them with the vessel’s primary fuel, but methanol’s low-flashpoint nature and the differences in its energy density require a new approach to the burner and fuel supply systems. It was important for us to develop that approach, and we are proud to have it validated by ABS.”
  

Methanol boiler testing and approval in principle from ABS

Alfa Laval has been testing boiler operations with methanol since early 2021 at the Alfa Laval Test & Training Centre, where engine combustion tests with methanol are also underway. Tests have been conducted using a pressure-atomizing MultiFlame burner on an Alfa Laval Aalborg OS-TCi boiler, as well as a methanol valve unit (MVU) designed by Alfa Laval to meet the class requirements from ABS.
Initial results, obtained with both pure methanol and a methanol-water mixture, showed as expected that methanol is easy to ignite and results in very low emissions. Focus was therefore placed on securing the same steam output with methanol – despite its lower heat value – as would be the case using oil or gas as fuel. A solution was reached after a few adaptations, ensuing that a boiler of a given size can produce the same amount of steam regardless which fuel is used. This meant that development could move rapidly to optimizing the fuel supply system and working with ABS on the methanol AIP.
“ABS is a leader in maritime sustainability and supporting the industry’s move to alternative fuels like methanol is a high priority. We are proud to partner with Alfa Laval and support this pioneering industry development,” said Vassilios Kroustallis, ABS Senior Vice President, Global Business Development.
  

Taking the boiler and energy efficiency forward

With the AIP in hand, the next step for Alfa Laval will be a pilot installation on an oceangoing vessel. Results from field testing will be crucial in fine-tuning the methanol boiler solution and arriving at a commercial design.
Meanwhile, Alfa Laval is pursuing wider optimization possibilities that will compensate for methanol’s lower energy density and higher price. One of these is the use of an Alfa Laval Aalborg Micro economizer in conjunction with the OS-TCi. By absorbing waste heat from the boiler’s exhaust gas, the Aalborg Micro would recover valuable energy and reduce boiler-related fuel consumption by roughly 10%.
“Moving to methanol will require many changes on board, especially when it comes to energy management,” says Jørgensen. “The Aalborg Micro is a versatile boost in energy efficiency, suitable for the boiler and elsewhere. Together with other Alfa Laval solutions in development, it will help vessels fulfil energy needs while minimizing the methanol they consume.”

알파라발의 메탄올 보일러, 해양 업계에서 처음으로 ABS로부터 Approval in principle(AIP)를 받다

알파라발의 메탄올 보일러가 최초로 미국선급협회(American Bureau of Shipping)의 승인을 획득했다. 이는 알파라발 테스트&트레이닝 센터에서 이루어진 다양한 솔루션 테스트의 결과로서 2021년 11월 4일 A pproval in principle(AIP)을 받았다.

메탄올, 메인 엔진을 넘어서다

상온(ambient temperatures)에서 액체이며, 녹색 자원에서 생산될 경우 탄소 중립인 메탄올은 해양 산업의 탈탄소화를 위한 다음 단계이다. 아직 소수의 선박에서 주로 메인 엔진에 한정되어 사용되는 메탄올은 향후 더 많은 선박과 보일러까지 그 활용범위가 더욱 확대될 것으로 기대된다.
알파라발 해양 사업부의 에너지 시스템 기술 개발 담당 부사장인 Lars Skytte Jørgensen은 "알파 라발은 선박에서 메탄올을 활용할 수 있는 방안에 대해 연구하고 있다. 보일러에 대한 가장 자연스러운 선택은 선박의 주 연료로 보일러를 연소시키는 것이지만 메탄올의 낮은 인화점 특성 과 에너지 밀도의 차이로 인해 버너 및 연료 공급 시스템에 대한 새로운 접근 방식이 필요하다. 이러한 접근 방식을 개발하는 것이 중요했으며 ABS의 인증을 받은 것을 자랑스럽게 생각한다”라고 전했다.

메탄올 보일러 테스트 및 ABS로부터 AIP 승인 획득

알파라발은 2021년 초부터 알파라발 테스트&트레이닝 센터에서 메탄올을 이용한 보일러 운전을 시험하고 있으며, 동시에 메탄올을 이용한 엔진 연소 테스트도 진행중이다. 테스트는 Alfa Laval Aalborg OS-TCi 보일러의 Pressure-atomizing MultiFlame 버너와 ABS의 선급 요구사항을 만족하는 Alfa Laval이 설계한 Methanol valve unit(MVU)를 사용하여 수행되었다.
순수한 메탄올과 메탄올-물 혼합물을 사용하여 얻은 초기 결과는 예상대로 메탄올이 발화하기 쉽고 배기가스 배출이 매우 낮은 것으로 나타났다. 석유나 가스를 연료로 사용하는 경우와 마찬 가지로 낮은 발열량에도 불구하고 메탄올을 사용하여 동일한 증기 발생량(steam output)을 확보하 는데 초점을 맞추고, 몇 차례의 수정을 거쳐 일정한 크기의 보일러가 어떤 연료를 사용하든 동일한 양의 증기를 생산할 수 있다는 해결책을 도출했다. 이는 연료 공급 시스템을 최적화하고 AIP를 ABS와 함께 작업하는 방향으로 개발이 빠르게 진행되었다.
"ABS는 해양 지속가능성의 선두주자이며 업계의 메탄올과 같은 대체 연료로의 이동을 지원하는 것이 최우선 과제이다. 우리는 알파라발과 파트너쉽을 맺고, 이 선구적인 산업 발전을 지원하게 된 것을 자랑스럽게 생각한다"라고 ABS 글로벌 비즈니스 개발 담당 수석 부사장인 Vassilios Kroustallis가 말했다.

보일러와 에너지 효율을 한 단계 더 끌어올리다.

AIP를 획득한 알파라발은 다음 단계로 외항선에 파일럿 설치가 될 것으로 보인다. 현장 테스트의 결과는 메탄올 보일러 솔루션을 미세 조정하고 사용 설계에 도달하는데 매우 중요하다.
한편, 알파라발은 메탄올의 낮은 에너지 밀도와 높은 가격을 보완할 보다 넓은 최적화 가능성을 추구하고 있다. 그 중 하나는 OS-TCi 보일러와 함께 Alfa Laval Aalborg Micro 이코노마이저를 사용하는 것이다. Aalborg Micro는 보일러의 배기 가스에서 페열을 흡수함으로써 귀중한 에너지를 회수하고, 보일러 관련 연료 소비를 약 10%까지 줄일 수 있다.
Jørgensen은 "메탄올로 전환하려면 특히 에너지 관리에 관한 많은 변화가 필요할 것"이라고 말한다. "Aalborg Micro는 보일러 등에 적합한 에너지 효율 향상 장치이다. 개발중인 다른 알파라발 솔루션과 함께 선박이 소비하는 메탄올을 최소화하면서 에너지 요구 사항을 충족하는 데 도움이 될 것이다"라고 전했다.

■ Contact: Alfa Laval www.alfalaval.com/methanolasfuel