Caracteristici ale instalării cazanelor pe gaz și echipamentelor cuptorului. Camera de ardere a cazanului

INSTALATII CADANE
3.1 Clasificarea cazanelor
Partea cazanului în care este ars combustibilul se numește focar. Când combustibilul este ars în cuptorul cazanului, se eliberează căldură, care este transferată din produsele de ardere (gaze de ardere) prin suprafețele metalice ale apei de încălzire. Cuptoarele sunt împărțite în camerăși stratificată.
LA cameră cuptoarele ard combustibili gazoși, lichizi și solizi (peleți sau granule). Arderea are loc în volumul cuptorului. Arzătorul este strâns legat de cuptorul cu cameră. Cea mai simpla clasificare a arzatoarelor in functie de tipul de combustibil ars: gaz, arzatoare combustibil lichid, arzatoare cu combustibil solid (pentru peleti sau peleti).

Fig.3.1 Arzător de gaz . 1 - corp arzator, 2 - actionare arzator si ventilator, 3 - aprindere, 4 - automate control arzator, 5 - cap arzator, 6 - regulator de alimentare cu aer, 7 - flanse de montaj.
Cazanele mici cu combustibil solid au în mare parte focare stratificate sau cu grătar.

Cazanele cu cuptoare stratificate pot fi împărțite în următoarele tipuri principale:

- cazane cu ardere de sus(Fig. 3-3a)

Cazane cu ardere mai mică (Fig. 3-3c)

Cazane cu flacără rotativă etc.

Orez. 3.2 Ulei negru arzător cu combustibil lichid. 1 – corp arzator, 2 – regulator de aer, 3 – ventilator arzator, 4 – actionare arzator, 5 – pompă de combustibil, 6 - cap arzator, 7 - tija de reglare pentru duze, 8 - duze, 9 - automate control arzator, 10 - aprindere.


Orez. 3.3 a - cazan cu ardere superioară, c - cazan cu ardere inferioară (1 - aer primar, 2 - aer secundar, 3 - gaze de ardere)
Camera de foc cazan cu ardere superioara– traditional, destinat arderii combustibili cuconținut scăzut de volatile . Descompunerea termică a combustibilului și arderea volatilelor rezultate și a cocsului are loc în volumul propriu-zis cameră cuptoare. Cea mai mare parte a căldurii degajate este transferată către pereții cuptorului prin radiație. La ardere combustibil cuconținut ridicat de volatile (lemn, turba) in volumul focarului se lasa un loc suficient pentru arderea substantelor volatile, unde este furnizat aer secundar.

Cazan cu ardere inferioară are un ax pentru combustibil, de unde combustibil este alimentat constant spre grătar în locul celui ars. Deplasându-se în mină, combustibilul este uscat și încălzit. O anumită parte a combustibilului este implicată în ardere, cea mai mare parte a combustibilului de pe grătar nu este procesată termic și își păstrează conținutul volatil inițial. Direct în apropierea grătarului, combustibilul este gazeificat, volatilele rezultate ard într-o cameră de ardere situată separat, unde este furnizat aer secundar pentru a asigura o temperatură de ardere suficient de ridicată. Unul dintre pereții post-arzător este de obicei din ceramică.
La modernizarea cazanului cu flacără învârtită si ardere mai joasa s-a dezvoltat un cazan cu ardere rotativă (fig.3.4a), care folosește un grătar ceramic care stabilizează procesul de ardere. Datorita conditiilor foarte bune de ardere ale acestui cazan, camera de post-ardere are un volum mai mic comparativ cu o centrala cu ardere in jos.
Un tip separat de cazan poate fi considerat un cazan cu două separate camere de ardere ( focare ) – cazan universal (orez. 3.4b). În condițiile schimbătoare de alimentare cu combustibil și prețurile combustibilului, un astfel de cazan este foarte convenabil, deoarece poate arde atât combustibili lichizi, lemn de foc, deșeuri de lemn, turbă, turbă brichetă, peleți de lemn (granule), cât și cărbune etc. În cazan , după cum sa menționat deja, două cuptoare independente una de alta: un cuptor cu ardere superioară a combustibilului solid și un cuptor pentru arderea combustibilului lichid, pe fața căruia este instalat un arzător cu combustibil lichid. Cazanul este proiectat pentru utilizarea simultană a două tipuri de combustibil. La arderea combustibililor solizi, combustibilul trebuie adăugat mai des decât, de exemplu, în cazul unui cuptor de ardere de fund, care este prevăzut cu un arbore de combustibil. Arzătorul cu combustibil lichid se aprinde automat dacă combustibilul solid s-a ars și temperatura apei din cazan a scăzut sub nivelul permis.

De obicei, aceste cazane au un schimbător de căldură apa fierbinte din tevi spiralate si se poate monta încălzitoare electrice. Astfel, centrala poate fi electrica, se poate arde cu combustibili solizi si lichizi si la aceasta centrala nu este nevoie de un cazan separat de apa calda.

Orez. 3.4 a - un cazan cu flacără rotativă, b - un cazan universal cu două camere de ardere (1 - aer primar, 2 - aer secundar, 3 - gaze de ardere).

3.2 Indicatori de eficiență ai cuptoarelor
Focar- parte a centralei cazanului unde are loc arderea combustibilului.

Căldura degajată în timpul arderii combustibilului este transferată apei prin produșii arderii. suprafete de incalzire. Suprafețele de încălzire sunt de obicei realizate din metal sau fontă. Schimbul de căldură între interior și medii externe, separate de suprafața de încălzire, se produce prin radiație, convecție, conducție a căldurii. Căldura produselor de ardere este transferată către suprafața exterioară prin radiație și convecție. În cuptoare, ponderea radiațiilor este mai mare de 90%. Prin materialul suprafeței de încălzire (metal), precum și depunerile pe suprafata exterioaraîncălzire și calcar suprafata interioaraîncălzirea este transferată prin conducerea căldurii.

Pentru a caracteriza funcționarea cuptoarelor, se folosesc diverși indicatori:

Putere de căldură a focarului - cantitatea de căldură care este eliberată în timpul arderii combustibilului pe unitatea de timp, kW

B– consumul de combustibil, kg/s

Q A t – putere calorică netă kJ/kg
Forțarea focarului - cantitatea de căldură care este eliberată pe unitatea de timp pe unitatea de suprafață a secțiunii transversale a cuptorului, kW / m 2

unde A este aria secțiunii transversale a cuptorului, m 2.
Puterea volumetrică specifică a cuptorului - cantitatea de căldură care este eliberată pe unitatea de volum a cuptorului pe unitatea de timp, kW / m 3.

unde V este volumul cuptorului, m 3 .
Specific putere termala focar cu zăbrele (stratificată).- cantitatea de căldură care este eliberată de la suprafața rețelei pe unitatea de timp.

R - suprafața rețelei, m 2

V - volum camera de ardere, m3

eficienţă cazan conformdirect echilibru se găsește prin raportul dintre căldura utilă Q kas și cantitatea de căldură furnizată cuptorului:


unde G este debitul de apă prin cazan,

h 1 - entalpia apei la intrarea în cazan

h 2 - entalpia apei la ieșirea din cazan
eficienţă cazan(eficienta bruta nu tine cont de consumul de energie pentru nevoi proprii) peindirect echilibru:

Unde q 2 – pierderi de căldură cu gazele de ieșire;

q 3 - pierderi de căldură din chimie. subars;

q 4 - pierderi de căldură din blană. subars;

q 5 – pierderi de căldură din răcirea cazanului;

q 6 – pierderi de căldură cu căldura fizică a zgurii.
Pentru a găsi eficiența netă cazanul trebuie să elimine consumul cantității de căldură q s ot și energie electrica q e ot pentru nevoile tale:

De obicei, consumul pentru nevoi proprii (pentru funcționarea suflantelor, pompelor etc.) pentru cazanele pe gaz și combustibil lichid nu este mai mare de 0,3 ... 1%. Cu cât cazanul este mai puternic, cu atât procentul este mai mic.
eficienţă cazanul la sarcina nominală diferă de randament. miza la sarcină parțială. Când sarcina cazanului este redusă sub valoarea nominală într-o anumită cantitate, se reduc pierderile de căldură cu gazele de ardere și din gazele chimice. ne gătit. Pierderile prin uscare rămân aceleași și procentul acestora crește semnificativ. Și acesta este motivul pentru care atunci când sarcina cazanului scade, scade și eficiența. cazan.
O problemă separată este pierderile cazanului în timpul funcționării intermitente, care sunt în general cauzate de următoarele motive:

Pierderi din uscarea externă;

Q k.f. este căldura fizică a combustibilului;

Q p este căldura aburului, care este folosită pentru a pulveriza combustibil în cuptor sau este alimentat sub grătarul cuptorului;

Q k a - putere calorică combustibil gazos.
La arderea șisturilor bituminoase, căldura utilizată în combustibil este calculată prin formula:

Unde ∆Q kaînseamnă căldura efectului endotermic din cauza descompunerii incomplete a carbonaților:

Cu descompunere completă k CO 2 = 1 și ΔQ ka = 0
Căldura Q t k furnizată centralei se împarte în util Q 1 și pierdere de căldură:
Q 2 - cu gaze de ieșire;

Q 3 - de la subardere chimică;

Q 4 - de la subardere mecanică;

Q 5 - de la uscarea cazanului;

Q 6 - cu căldura fizică a zgurii.
Echivalând căldura combustibilului uzat Q t k cu costurile căldurii, obținem:

Această expresie se numește ecuaţie echilibru termic centrala de cazane.
Ecuația echilibrului termic în termeni procentuali:

G de

3.4 Pierdere de căldură cazan
3.4.1 Pierderi de căldură cu gazele de ardere din cazan

unde H v . g. - entalpia gazelor de evacuare din cazan în kJ/kg sau kJ/m 3 (combustibil ars 1 kg sau 1 m 3)

α v . g - coeficientul de exces de aer

H 0 k . õ este entalpia aerului necesară arderii a 1 kg sau 1 m 3 de combustibil (înainte de încălzirea aerului) în kJ/kg sau kJ/m 3 .

Unde V i – volumele componentelor (V RO 2 , V N2 , V O2 , V H2O) ale gazelor de eșapament pe unitate de masă sau volum de combustibil m 3 / kg , m 3 / m 3

c' i- capacitatea termică volumetrică izobară a componentei gazului corespunzătoare kJ / m 3 ∙K

θ v.g - temperatura gazelor care ies din cazan.
Pentru cantitatea de căldură pierdută q 2 are un impact semnificativ ca temperatura gazelor de ardereθ v.g, și raportul de aer în excesα v . g.

Temperatura gazelor arse crește din cauza contaminării suprafețelor de încălzire, coeficientul de aer în exces al cazanului care funcționează sub vid este

datorita cresterii etanseitatii. De obicei pierderi de căldură q 2 este de 3 ... 10%, dar din cauza factorilor de mai sus, poate crește.
Pentru definiție practică q 2 în timpul testării termice a cazanului, trebuie determinată temperatura gazelor de ardere și coeficientul de exces de aer. Pentru determinarea coeficientului de exces de aer este necesar să se măsoare procentul de RO 2 , O 2 , CO din gazele de ardere.

1. 
   Pierderea de căldură din punct de vedere chimic ardere completă combustibil (nedozhega chimic)

Pierderile cu arderea inferioară chimică se datorează faptului că o parte din substanța combustibilă a combustibilului rămâne nefolosită în cuptor și lasă cazanul sub formă de componente gazoase (CO, H 2 , CH 4 , CH ...). Arderea completă a acestor gaze combustibile este aproape imposibilă din cauza temperaturi scăzuteîn spatele cuptorului. Principal cauzele defectării chimice următoarele:

Cantitate insuficientă de aer care intră în cuptor

Amestecare slabă a aerului și a combustibilului

Volumul mic al cuptorului, care determină timpul de rezidență al combustibilului în cuptor, care nu este suficient pentru arderea completă a combustibilului,

Temperatura scăzută în cuptor, ceea ce reduce viteza de ardere;

Prea mult căldurăîn cuptor, ceea ce poate duce la disocierea produselor de ardere.
La suma corectă aer și amestecare bună q 3 depinde de puterea volumetrică specifică a cuptorului. Puterea volumetrică optimă a cuptorului, unde q 3 minimul depinde de combustibilul ars, de tehnologia de ardere și de designul cuptorului. Pierderea de căldură din cauza subcombustiei chimice este de 0...2% la puterea volumetrică specifică q v = 0,1 ... 0,3 MW/ m 3 . În cuptoarele în care are loc arderea intensivă a combustibilului q v = 3... 10 MW/ m 3 , nu există pierderi de căldură de la nedozhega chimic.

1. 
   Pierderi de căldură din arderea mecanică incompletă (din cauza arderii mecanice insuficiente)

Pierderea de căldură din cauza arderii mecanice insuficiente q 4 sunt determinate de conținutul de substanță combustibilă a combustibilului în reziduurile solide de ardere care părăsesc cazanul. O parte din substanța combustibilă solidă, care conține carbon, hidrogen și sulf, pleacă împreună cu gazele de eșapament în partea superioară a cuptorului sub formă 1. cenușă zburătoare , o parte din reziduurile solide combustibile sunt îndepărtate împreună de pe grătar sau de sub grătar 2. cu zgura ; poate exista un parțial 3. deversare de combustibil prin celulele grilei.

La arderea combustibililor lichizi și gazosi, nu există pierderi din cauza arderii mecanice insuficiente, cu excepția cazurilor în care se formează funingine, care este efectuată din cazan împreună cu gazele de evacuare de ardere.
Pierderile din defecțiune mecanică pot fi calculate prin formula:

unde α r , α v , α lt sunt cantitățile specifice de reziduu combustibil solid care este îndepărtat de pe grătar (α r), sau de sub grătar ca fiind căzut prin acesta (α v), sau a părăsit cazanul împreună cu combustibil gaze sub formă de cenușă volatilă (α lt).

P r , P v , P lt - procentul de substanță combustibilă în cele trei reziduuri combustibile.
Q t k – căldură utilizată kJ/kg;

1. 
   Pierderi de căldură prin uscarea externă a cazanului

Pierderile de căldură din uscarea externă a cazanului se datorează pătrunderii căldurii prin căptușeală și izolație termică. Pierdere de căldură q 5 depind de grosimea căptușelii și grosimea izolației termice a părților centralei de cazan. În cazul cazanelor mari (puternice), suprafața cazanului este mai mică în comparație cu volumul și q 5 nu depășesc 2%.

Pentru cazanele cu o putere mai mică de 1 MW, pierderile de amortizare se determină empiric. Pentru asta suprafata exterioara cazanul este împărțit în părți cu o suprafață mai mică F i , în mijlocul căruia se măsoară fluxul de căldură q i W/ m 2 .

Orez. 13.5. Dependența întăririi externe a suprafeței cazanului de puterea de abur a cazanului.
În absența unui contor de căldură în mijlocul fiecărei părți a suprafeței cazanului, se măsoară temperatura suprafeței și se calculează pierderea de căldură prin formula:

unde α este coeficientul mediu de transfer de căldură de la suprafața exterioară a cazanului către mediu (aer) W/ m 2 ∙K
Δ t = t F – t õ este diferența medie de temperatură dintre suprafața cazanului și temperatura medie aer.

A este aria suprafeței exterioare a cazanului, constând din n părți cu o zonă F i m 2 .

1. 
   Pierderea de căldură cu căldura fizică a zgurii

unde α r este cantitatea relativă de zgură îndepărtată din cuptorul cazanului

t r – temperatura zgurii 0 С

r- căldura specifică zgură kJ/ kg∙K

1. 
   Arzatoare cu combustibil solid

În multe țări, echipamentele cazanelor cu combustibil solid sunt testate pentru a-și automatiza funcționarea. Dacă așchii de lemn sunt folosiți ca combustibil, atunci cel mai comun arzător pentru un astfel de combustibil este un arzător de aburi.

Orez. 3.6 STOKER - arzător.

Pentru arderea combustibilului granular (pelete) se folosește un arzător special EcoTec.

Fig.3.7 Arzator EcoTec pentru arderea peletilor.
Există două tipuri principale de cazane pe peleți, primul este cazanele cu arzătoare speciale pe peleți (atât externe, cât și interne), iar al doilea este mai mult modele simple, transformat, de regulă, din cazane cu așchii de rumeguș, în care nu există arzător, iar peleții sunt arse în armăturile cuptorului. Primul tip de cazane pe peleți, la rândul său, poate fi împărțit în două subgrupe: arzătoare pe peleți încorporate și arzătoare pe peleți care pot fi demontate și boilerul transformat într-un alt tip de combustibil (cărbune, lemn).

Deci, mai întâi, să fim clari despre ce vorbim.

Primul grup include următoarele soluții privind piata ruseasca Cazan Junkers + arzator EcoTec, etc. Structural această decizie Este un cazan cu combustibil solid cu un arzător pe peleți instalat în el.

Al doilea grup include Faci și clonele sale din Europa de Est, Benekov etc.

Asa de, mare diferență După cum vedem, există un arzător specializat și unul minor în sistemul de alimentare cu peleți. Mai precis, arată astfel:

Care este diferența dintre un arzător de peleți și armăturile pentru cuptor

În primul rând, peleții de pe un arzător de peleți ard mai bine decât pe armăturile cuptorului, lucrul este că un arzător de peleți specializat are senzori care afectează arderea peleților (de exemplu, un senzor de temperatură, un senzor optic de flacără) și mecanisme active suplimentare (agitator de cenușă). , sistem de aprindere automată). Complicația arzătorului duce, pe de o parte, la o eficiență mai mare a cazanului în ansamblu, totuși, pe de altă parte, prețul pentru acesta este un sistem de control mai complex (și, prin urmare, costisitor).

În al doilea rând, alimentarea cu aer într-un arzător specializat este direcționată și, de regulă, zonală, adică. există o zonă de alimentare cu aer primar, există o zonă de alimentare cu aer secundar. Acest lucru nu este cazul în cazul fitingurilor convenționale pentru cuptoare.

Sistem de alimentare cu peleți

Pentru arzătoarele cu peleți, sistemul de alimentare cu peleți este „rupt” în două părți independente, fiecare cu propriul motor electric separat - melcul extern și melcul intern, de obicei conectat furtun fuzibil, Acesta este protectie suplimentara(pe lângă cele principale) de la foc invers.
Pentru cazanele transformate din peleți de rumeguș, acesta este alimentat la armăturile cuptorului printr-un melc rigid.

Din diferența dintre sistemul de alimentare rezultă și alte diferențe:

Buncăr – În arzătoarele cu melc rigid, dimensiunea buncărului este limitată. deși este posibil să se construiască pe un buncăr existent. În sistemele cu arzătoare pe peleți, este posibilă proiectarea unui buncăr de orice dimensiune.

Un exemplu de arzător de peleți cu ardere volumetrică este un arzător de peleți de la compania suedeză EcoTec.

1.	tub melc coborât în ​​buncăr	7.	peretii cazanului cu agent de caldura
2.	motor cu șuruburi extern	8.	conductă
3.	furtun fuzibil*	9.	şurub alimentarea cu peleți în zona de ardere
4.	melcul buncăr interior	10.	suflante de aer
5.	buncăr intern al arzătorului (dozator)	11.	zona de ardere a peleților
6.	supapă lamelă*

Pornirea unui arzător de peleți „rece”.

foto 1. Ventilator

Când centrala este pornită „la rece”, cu informații de la senzorul de nivel despre prezența peleților în șurubul intern și, în consecință, în zona de ardere, sistemul de autoaprindere este pornit. Apoi, când este fixat de senzorul de flacără foc deschis alimentarea maximă cu aer este pornită pentru aprinderea ulterioară. După un timp, centrala trece în modul operatie normala. În cazul unei porniri nereușite, în funcție de algoritmul de funcționare a arzătorului, este posibil: alimentarea suplimentară cu peleți, purjarea aerului și repornirea sistemului de autoaprindere. Există modele care pornesc pompa de căldură doar când temperatura setatași oprindu-l când coboară.

Când centrala este pornită „la rece”, cu informații de la senzorul de nivel despre prezența peleților în șurubul intern și, în consecință, în zona de ardere, sistemul de autoaprindere este pornit. Apoi, când senzorul de flacără fixează o flacără deschisă, alimentarea maximă a aerului este pornită pentru aprinderea ulterioară. După un timp, centrala trece la funcționarea normală. În cazul unei porniri nereușite, în funcție de algoritmul de funcționare a arzătorului, este posibil: alimentarea suplimentară cu peleți, purjarea aerului și repornirea sistemului de autoaprindere. Exista modele care pornesc pompa de caldura doar cand se atinge temperatura setata si o opresc cand scade.

Arzătorul pe peleți în modul normal de funcționare

După aprindere, arzătorul intră în funcționare normală. După setarea anterioară a puterii arzătorului (de exemplu, ați achiziționat un arzător de 25 kW pentru încălzirea a 150 de metri pătrați, în acest caz ar fi optim să reduceți puterea arzătorului la 10-15 kW), intervalul de temperatură al arzătorului este setat. , de exemplu, limita inferioară este 70 C, iar cea superioară 85 C. Algoritmul este următorul - când temperatura lichidului de răcire atinge limita superioară, cazanul se oprește și trece în modul stand-by, după care temperatura începe să scadă, apoi, la depășirea limitei inferioare, centrala pornește automat. Informațiile despre schimbările de temperatură provin de la senzor extern temperatura setata in sistemul de incalzire (baterii) sau senzorul intern al cazanului. În consecință, cu cât acest interval este mai mare, cu atât pauzele pot fi mai lungi între pornirea/oprirea cazanului pe peleți.

Pornind din modul stand-by

Pornirea din modul stand-by are loc atunci când limita inferioară de temperatură setată este depășită. Principala diferență față de procedura de pornire la rece a cazanului este că, în acest caz, ventilatorul este pornit inițial, ceea ce aprinde peleții care mocnesc. În unele cazuri, este posibilă pornirea melcului intern pentru a furniza peleți noi care să îi înlocuiască pe cei arse. Sistemul de autoaprindere se poate porni după mai multe încercări nereușite de pornire (deși acest lucru indică probabil că a trecut o perioadă semnificativă de timp de când centrala a fost oprită și pornirea poate fi considerată „rece”).

Modificarea dinamică a puterii arzătorului

Prin schimbare dinamică a puterii, înțelegem următoarea situație, să spunem, ca în exemplul de mai sus, arzătorul dumneavoastră funcționează la 75% din puterea posibilă, adică. aceasta este suficient pentru functionare normala sisteme de incalzire si asigurarea confortului necesar. În cazul, de exemplu, iarna, o scădere a temperaturii mediu inconjurator, arzatorul va dura mai mult pentru a ajunge la limita superioara si va scadea rapid pana la limita inferioara, cu toate acestea, puterea setata va fi suficienta pentru a va incalzi casa.

Acum imaginați-vă situația, aveți instalat un cazan de apă caldă și decideți să faceți un duș în aceeași oră în cea mai rece noapte a anului, în acest caz, scăderea temperaturii lichidului de răcire poate fi destul de bruscă și După un timp, este posibil să simțiți pe propria piele că centrala nu „trage” sarcina, în ciuda faptului că funcționează în modul de vârf. Tocmai pentru astfel de cazuri este utilizat sistemul de modificare dinamică a puterii arzătorului. În acest caz, arzătorul va crește automat puterea de funcționare la 100%, iar când se atinge temperatura necesară, se va întoarce înapoi.

Oprirea arzătorului în modul normal

După primirea unei comenzi de la panoul de control sau un comutator extern (de exemplu, modem GSM), sistemul extern de alimentare cu peleți este oprit, iar melcul intern furnizează peleții rămași în zona de ardere, în același timp ventilatorul începe să funcționeze. alimentare cu aer la viteza maxima, pentru arderea cat mai rapida a peletilor ramasi. După ce a trecut o perioadă predeterminată de timp și este primit un semnal despre absența unei flăcări, panoul de control stinge arzătorul. Este de remarcat faptul că, atunci când arzătorul este oprit, este posibil să continuați monitorizarea (temperatura și flacăra pentru a preveni returul) pentru o perioadă de timp.

Reglarea fină a arzătorului de peleți

Cu senzori suplimentari pentru arzător pe peleți, este posibil să reglaj fin munca ei.
Ca parametri reglabili, viteza de alimentare cu peleți și volumul de aer furnizat sunt modificate.
Ca indicatori se folosesc senzori de temperatura, sonde lambda, senzori de temperatura gazelor de ardere, senzori de presiune etc.
Parametrii optimi ai arzătorului pe peleți sunt determinați în funcție de cerințele clienților, dar, de regulă, acesta este cel mai mic consum de combustibil.

Calculul camerei de ardere se poate realiza printr-o metoda de verificare sau constructiva.

În timpul calculului de verificare, trebuie cunoscute datele de proiectare ale cuptorului. În acest caz, calculul se reduce la determinarea temperaturii gazelor la ieșirea cuptorului θ” T. Dacă, în urma calculului, θ” T se dovedește a fi semnificativ mai mare sau mai mică decât valoarea admisă, apoi trebuie schimbata la cea recomandata prin reducerea sau marirea suprafetelor de incalzire receptoare de radiatii ale cuptorului N L.

La proiectarea cuptorului se folosește temperatura recomandată θ”, care exclude zgura suprafețelor de încălzire ulterioare. În același timp, se determină suprafața necesară de încălzire care primește radiații a cuptorului NL, precum și aria pereților F ST, pe care ar trebui să fie înlocuite ecranele și arzătoarele.

Pentru a efectua un calcul termic al cuptorului, acesta întocmește o schiță a acestuia. Volumul camerei de ardere V T; suprafața pereților care delimitau volumul F CT; zona grătarului R; suprafata eficienta de incalzire receptoare de radiatii N L; gradul de ecranare X se determină în conformitate cu diagramele din Fig.1. Activ

din volumul cuptorului V T sunt pereții camerei de ardere, iar în prezența ecranelor - planurile axiale ale conductelor de sită. În secțiunea de evacuare, volumul acestuia este limitat de suprafața care trece prin axele primului fascicul sau feston al cazanului. Limita volumului părții inferioare a focarului este podeaua. În prezența unei pâlnii reci, planul orizontal care separă jumătate din înălțimea pâlniei rece este luat în mod condiționat ca limită inferioară a volumului cuptorului.

Suprafața totală a pereților cuptorului F articol se calculează prin însumarea tuturor suprafețelor laterale care limitează volumul camerei de ardere și al camerei de ardere.

Aria grătarului R este determinată în funcție de desene sau de dimensiunile standard ale dispozitivelor de ardere corespunzătoare.

întrebând

t΄ out =1000°C.

Figura 1. Schița focarului

Suprafața fiecărui perete al cuptorului, m 2

Suprafața completă a pereților focarului F st, m 2

Suprafața de încălzire receptoare de radiații a cuptorului N l, m 2, se calculează prin formula

Unde F pl X- suprafata de primire a fasciculului ecranelor de perete, m 2 ; F pl = bl- zona peretelui ocupată de ecrane. Este definit ca produsul distanței dintre axele tuburilor exterioare ale acestui ecran b, m, pentru lungimea iluminată a tuburilor de ecran l, m. l se determină în conformitate cu diagramele din Fig.1.

X- coeficientul unghiular de iradiere a ecranului, în funcție de pasul relativ al tuburilor de ecran S/dși distanța de la axa țevilor ecranului până la peretele cuptorului (nomograma 1).

Acceptăm X=0,86 la S/d=80/60=1,33

Gradul de ecranare al cuptorului cu cameră

Grosimea efectivă a stratului radiant al cuptorului, m

Transferul de căldură către cuptoare de la produsele de ardere la fluidul de lucru are loc în principal datorită radiației gazelor. Scopul calculului transferului de căldură în cuptor este de a determina temperatura gazelor la ieșirea din cuptor υ” t conform nomogramei. În acest caz, trebuie mai întâi determinate următoarele cantități:

M, a F, V R ×Q T / F ST, θ teor, Ψ

Parametrul M depinde de poziția relativă a temperaturii maxime a flăcării de-a lungul înălțimii cuptorului X T.

Pentru cuptoarele cu cameră cu axe orizontale ale arzătorului și gazele de evacuare superioare din cuptor:

X T \u003d h G / h T \u003d 1/3

unde h G este înălțimea axelor arzătorului de la podeaua cuptorului sau de la mijlocul pâlniei rece; h T - înălțimea totală a cuptorului de la podea sau mijlocul pâlniei reci până la mijlocul ferestrei de ieșire a cuptorului sau a ecranelor atunci când partea superioară a cuptorului este complet umplută cu acestea.

Când ardeți păcură:

M=0,54-0,2X T=0,54-0,2 1/3=0,5

Emisivitatea efectivă a pistoletului a Ф depinde de tipul de combustibil și de condițiile arderii acestuia.

La arderea combustibilului lichid, emisivitatea efectivă a pistoletului este:

a F \u003d m × a sv + (1-m) × a g \u003d 0,55 0,64 + (1-0,55) 0,27 \u003d 0,473

unde m=0,55 este coeficientul de mediere, în funcție de solicitarea termică a volumului cuptorului; q V - degajare de căldură specifică pe unitatea de volum a camerei de ardere.

În valorile intermediare ale lui q V, valoarea lui m este determinată prin interpolare liniară.

și d, și sv - gradul de întuneric pe care l-ar avea torța dacă întreg cuptorul ar fi umplut, respectiv, numai cu o flacără luminoasă sau numai cu gaze triatomice neluminoase. Valorile a s și a r sunt determinate de formule

și sv \u003d 1-e - (Kg × Rn + Ks) P S \u003d 1-e - (0,4 0,282 + 0,25) 1 2,8 \u003d 0,64

a g \u003d 1-e -Kg × Rn × P S \u003d 1-e -0,4 0,282 1 2,8 \u003d 0,27

unde e este baza logaritmilor naturali; k r este coeficientul de atenuare a razelor de către gazele triatomice, determinat de nomogramă, ținând cont de temperatura la ieșirea din cuptor, metoda de măcinare și tipul de ardere; r n \u003d r RO 2 + r H 2 O este fracția de volum total a gazelor triatomice (determinată conform tabelului 1.2).

Coeficientul de atenuare a razelor prin gaze triatomice:

K r \u003d 0,45 (conform nomogramei 3)

Coeficientul de atenuare a fasciculului prin particule de funingine, 1/m 2 × kgf/cm 2:

0,03 (2-1,1)(1,6 1050/1000-0,5) 83/10,4=0,25

Unde A t este coeficientul de exces de aer la ieșirea din cuptor;

C P și H P - conținutul de carbon și hidrogen din combustibilul de lucru,%.

Pentru gazele naturale С Р /Н Р =0,12∑m×C m ×H n /n.

P - presiunea în cuptor, kgf / cm 2; pentru cazane fără presurizare Р=1;

S este grosimea efectivă a stratului radiant, m.

La ardere combustibili solizi gradul de emisivitate a torței a Ф se găsește din nomogramă prin determinarea valorii optice totale K × P × S,

unde P - presiune absolută (în cuptoare cu tiraj echilibrat P = 1 kgf / cm 2); S este grosimea stratului radiant al cuptorului, m.

Degajare de căldură în cuptoare la 1 m 2 din suprafețele de încălzire care o înconjoară, kcal / m 2 h:

q v =

Degajare de căldură utilă în cuptor la 1 kg de combustibil ars, nm 3:

unde Q in este căldura introdusă de aer în cuptor (în prezența unui încălzitor de aer), kcal / kg:

Q B =( A t -∆ A t -∆ A pp)×I 0 în +(∆ A t +∆ A pp) × I 0 xv =

=(1,1-0,1) 770+0,1 150=785

unde ∆ A t este valoarea aspirației în cuptor;

∆A pp - valoarea aspirației în sistemul de preparare a prafului (alegeți conform tabelului). ∆ A pp = 0, deoarece păcură

Entalpiile cantității de aer necesare teoretic Ј 0 h.w. = 848,3 kcal / kg la o temperatură în spatele încălzitorului cu aer (adoptat preliminar) și aer rece Ј 0 h.v. acceptate conform tabelului 1.3.

Temperatura aerului cald la ieșirea încălzitorului de aer este selectată pentru păcură - conform tabelului 3, t hor. in-ha \u003d 250 ○ C.

Temperatura teoretică de ardere υ the sau \u003d 1970 ° C este determinată conform tabelului 1.3 în funcție de valoarea găsită a lui Q t.

Coeficientul de eficiență termică a ecranelor:

unde X este gradul de ecranare al cuptorului (determinat în specificațiile de proiectare); ζ este coeficientul condiționat de contaminare a ecranului.

Factorul de contaminare condiționat ζ pentru ulei combustibil este de 0,55 cu sitări cu tub neted deschis.

După ce am determinat М și Ф, В Р ×Q T /F CT ,υ teor, Ψ, găsiți temperatura gazului la ieșirea cuptorului υ˝ t conform nomogramei 6.

În cazul discrepanțelor în valorile lui υ” t cu mai puțin de 50 0 С, temperatura gazului la ieșirea cuptorului determinată din nomogramă este considerată finală. Luând în considerare reducerile din calcule, acceptăm υ "t \u003d 1000 ° C.

Căldura transferată în cuptor prin radiație, kcal/kg:

unde φ este coeficientul de conservare a căldurii (din bilanţul termic).

Entalpia gazelor la ieșirea cuptorului ш” T se găsește conform tabelului 1.3 la A t și υ” t stresul termic aparent al volumului cuptorului, kcal/m 3 h.

La verificarea calculului cuptorului conform desenelor, este necesar să se determine: volumul camerei de ardere, gradul de ecranare a acesteia, suprafața pereților și aria radiației. -suprafete de incalzire receptoare, precum si caracteristici de proiectarețevi de ecrane (diametrul țevilor, distanța dintre axele țevilor).

Pentru determinare caracteristici geometrice cuptorul este schițat. Volumul activ al camerei de ardere constă din volumul părților superioare, mijlocii (prismatice) și inferioare ale cuptorului. Pentru a determina volumul activ al cuptorului, acesta trebuie împărțit într-un număr de forme geometrice elementare. Partea superioară a volumului cuptorului este limitată de tavan și fereastra de ieșire, acoperită cu un feston sau primul rând de țevi ale suprafeței de încălzire convectivă. La determinarea volumului părții superioare a cuptorului, se iau limitele acestuia tavanși un plan care trece prin axele primului rând de tuburi festone sau suprafața de încălzire convectivă din fereastra de evacuare a cuptorului.

Partea inferioară a cuptoarelor cu cameră este limitată la o vatră sau o pâlnie rece, iar cuptoarele cu strat - la un grătar cu un strat de combustibil. Limitele părții inferioare a volumului cuptoarelor cu cameră sunt luate sub sau un plan orizontal condiționat care trece la mijlocul înălțimii pâlniei reci.

Suprafața totală a pereților cuptorului (F CT ) se calculează din dimensiunile suprafeţelor care limitează volumul camerei de ardere. Pentru a face acest lucru, toate suprafețele care limitează volumul cuptorului sunt împărțite în elementare figuri geometrice. Suprafața pereților ecranelor și ecranelor cu înălțime dublă este determinată ca de două ori produsul dintre distanța dintre axele tuburilor exterioare ale acestor ecrane și lungimea iluminată a tuburilor.

1. Determinarea ariei suprafețelor de închidere a cuptorului

În conformitate cu căptușeala tipică a cuptorului cazanului DKVR-20-13, care este prezentată în Figura 4, calculăm suprafețele suprafețelor sale, inclusiv camera de inversare. Lățimea interioară cazanul este egal cu 2810 mm.

Figura 4. Schema cuptorului cazanului DKVR-20 și dimensiunile sale principale

LA proiect de curs se efectuează calculul de verificare a camerei de ardere. În acest caz, volumul camerei de ardere, gradul de ecranare e, aria suprafețelor de încălzire care primesc radiația, caracteristicile de proiectare ale ecranului și suprafețele de încălzire convectivă (diametrul țevii, distanța dintre axele țevilor). , etc.) sunt cunoscute.

În urma calculului se determină temperatura produselor de ardere la ieșirea din cuptor, specific sarcini termice grătarul și volumul cuptorului.

Calculul de verificare a cuptoarelor cu o singură cameră se efectuează în următoarea secvență.

1. După desenul unității cazanului se întocmește o schiță a camerei de ardere. Partea inferioară a cuptoarelor cu cameră este limitată la o vatră sau o pâlnie rece, iar cuptoarele cu strat - la un grătar și un strat de combustibil. Grosimea medie a stratului de combustibil și zgură este de 150-200 mm pentru cărbune tare, 300 mm pentru cărbune brun și 500 mm pentru așchii de lemn.

Suprafața totală a pereților camerei de ardere F st și volumul camerei de ardere se calculează în felul următor. Suprafața care limitează volumul de ardere este considerată a fi suprafața care trece prin axele conductelor de sită de pe pereții ecranați ai cuptorului, prin pereții cuptorului în zonele neecranate și prin fundul camerei de ardere pentru cuptoarele cu ulei-gaz. sau prin stratul de combustibil pentru cuptoare cu ardere stratificată a combustibililor solizi, după cum este indicat mai sus.

2. Setăm în prealabil temperatura produselor de ardere la ieșirea din camera de ardere. Pentru combustibilul solid, temperatura produselor de ardere la ieșirea din camera de ardere se presupune a fi cu aproximativ 60 ° C mai mică decât temperatura de la începutul deformării cenușii, pentru combustibilul lichid este egală cu 950-1000 ° C, pentru gaz natural 950-1050 0 С.

3. Pentru o temperatură acceptată anterior la ieșirea cuptorului, din diagramă se determină entalpia produselor de ardere la ieșirea cuptorului.

4. Se determină eliberarea de căldură utilă în cuptor, kJ / kg, kJ / m 3. pentru cazane industriale fără aerotermă:

(5.1)

Pierderile de căldură q 3 , q 4 și q 6 sunt preluate din secțiunea 4.

5. Determinați coeficientul de eficiență termică ecrane cuptorului

Coeficientul unghiular de radiație x depinde de forma și amplasarea corpurilor care sunt în schimb de căldură radiant între ele și este determinat pentru un ecran cu tub neted cu un singur rând conform Fig.5.1.

Fig.5.1. Coeficientul unghiular al unui ecran cu tub neted cu un singur rând.

1 - la distanta de perete ; 2 - la; 3 - la; 4 - la; 5 fără a lua în considerare radiația de cărămidă la .

Coeficientul de eficiență termică ține cont de reducerea absorbției de căldură a suprafețelor ecranului datorită contaminării acestora cu depuneri exterioare sau acoperire cu o masă refractară. Coeficientul de poluare este preluat din Tabelul 5.1. În același timp, dacă pereții camerei de ardere sunt acoperiți cu ecrane cu diferite factori de pantă sau au secțiuni neecranate ale cuptorului, coeficientul mediu de eficiență termică este determinat de expresia

, (5.3)

unde este suprafața pereților ocupată de ecrane;

F st - suprafata intreaga pereții camerei de ardere, se calculează din dimensiunile suprafețelor care limitează volumul de ardere, Fig. 5.2. În acest caz, pentru secțiunile neecranate ale cuptorului, se ia egal cu zero.

Fig.5.2.Determinarea volumului activ al părților caracteristice ale cuptorului

Fig.5.3. Coeficientul de atenuare a razelor prin gaze triatomice

Tabelul 5.1.

Coeficientul de murdărire al ecranelor de ardere

Ecrane	Combustibil	Sens
Tub neted deschis și aripioare montate pe perete	gazos	0,65
păcură	0,55
Cenuşă şi PA la , cărbune slab la , cărbuni negri şi bruni, turbă măcinată	0,45
Ekibastuz carbune la	0,35-0,40
Cărbuni bruni cu uscare pe gaz și suflare directă	0,55
Şisturi din depozitele de nord-vest	0,25
Toți combustibilii în combustie stratificată	0,60
Înțepat, acoperit cu masă refractară, în cuptoare cu îndepărtare a zgurii solide	Toate tipurile de combustibil	0,20
Închis caramida refractara	Toate tipurile de combustibil	0,1

6. Se determină grosimea efectivă a stratului radiant, m:

unde V t și F st sunt volumul și suprafața pereților camerei de ardere.

7. Se determină coeficientul de atenuare al razelor. La arderea lichidului şi combustibil gazos coeficientul de atenuare a fasciculului depinde de coeficientul de atenuare a fasciculului pentru gaze triatomice (k g) și particule de funingine (k s), 1/(m MPa):

unde r p este fracția totală de volum a gazelor triatomice, luată din tabel. 3.3.

Coeficientul de atenuare al razelor de către gazele triatomice poate fi determinat prin nomogramă (Fig. 5.4) sau prin formula, 1 / (m MPa)

, (5.6)

Unde r p \u003d r p p - presiune parțială gaze triatomice, MPa; p este presiunea din camera de ardere a cazanului (pentru cazanele care funcționează fără presurizare p = 0,1 MPa; r H2O este fracția volumică a vaporilor de apă, luată din tabelul 3.3; este temperatura absolută la ieșirea cuptorului, K ( adoptate preliminar).

Coeficientul de atenuare a fasciculului prin particule de funingine, 1/(m MPa),

k c = , (5.7)

unde C p și H p sunt conținutul de carbon și hidrogen din masa de lucru a combustibilului solid sau lichid.

La arderea gazelor naturale

, (5.8)

unde C m H n este procentul de compuși de hidrocarburi din gazul natural.

La arderea combustibilului solid, coeficientul de atenuare a fasciculului este determinat de formula:

, (5.9)

unde k zl este coeficientul de atenuare a fasciculului de către particulele de cenuşă zburătoare, se determină conform graficului (Fig. 5.4)

Fig.5.4. Coeficientul de atenuare a razelor de către particulele de cenușă.

1 - la arderea prafului în cuptoarele ciclonice; 2 - la arderea cărbunilor măcinați în mori cu tambur cu bile; 3 - la fel, măcinat în mori de viteză medie și cu ciocane și în mori cu ventilator; 4 - la arderea lemnului zdrobit în cuptoarele ciclonice și a combustibilului în cuptoarele stratificate; 5 - la arderea turbei în cuptoare cu cameră.

k k - se ia coeficientul de atenuare a fasciculului prin particule de cocs: pentru combustibili cu randament scăzut în volatile (antraciți, semiantraciți, cărbuni slabi) când sunt arși în cuptoare cu cameră k k = 1, iar când sunt arse în cuptoare cu strat k k = 0,3; pentru combustibili foarte reactivi (cărbune tare și brun, turbă) atunci când sunt arse în cuptoare cu cameră k până la =0,5 și în stratul k până la =0,15.

8. La arderea combustibilului solid se determină grosimea optică totală a kps-ului mediu. Coeficientul de atenuare a fasciculului este calculat prin formula (5.9).

9. Se calculează emisivitatea torței. Pentru combustibil solid, este egal cu emisivitatea mediului care umple cuptorul a. Această valoare poate fi determinată din graficul 5.5 sau calculată folosind formula

unde e este baza logaritmului natural.

Fig.5.6. Emisivitatea produselor de ardere în funcție de grosimea optică totală a mediului

Pentru cazanele care funcționează fără presurizare și presurizare, la o valoare mare de 0,105 MPa, se ia p = 0,1 MPa

Pentru combustibili lichizi și gazoși, emisivitatea pistoletului

(5.11)

unde este coeficientul care caracterizează proporția din volumul cuptorului umplut cu partea luminoasă a torței, se utilizează conform tabelului. 5,2;

a s și a d - gradul de întuneric al părților luminoase și neluminoase ale flăcării, sunt determinate de formule

(5.12) conform tabelului, fracția din volumul cuptorului umplută cu partea luminoasă a pistoletului poate fi determinată din grafic

aici k g și k c sunt coeficienții de atenuare a razelor de către gazele triatomice și particulele de funingine.

Tabelul 5.2.

Proporția volumului cuptorului umplut cu partea luminoasă a torței

Notă. Când sarcina specifică a volumului cuptorului este mai mare de 400 și mai mică de 1000 kW/m 3 , valoarea coeficientului m este determinată prin interpolare liniară.

10. Gradul de întuneric al focarului se determină:

pentru cuptoare stratificate

, (5.14)

unde R este aria de ardere a stratului de combustibil situat pe grătar, m 2;

pentru cuptoare cu cameră la arderea combustibililor solizi, lichizi și gazoși

. (5.15)

11. Parametrul M se determină, în funcție de poziția relativă a temperaturii maxime de-a lungul înălțimii cuptorului x t:

la arderea gazului și păcurului

M=0,54-0,2x t; (5,16)

la arderea combustibililor foarte reactivi și arderea stratificată a tuturor tipurilor de combustibil

M=0,59-0,5x t; (5,17)

Cu ardere în cameră a combustibililor solizi cu reactivitate scăzută (antracit și cărbune slab), precum și cărbuni tari cu conținut ridicat de cenușă (cum ar fi cărbunele Ekibastuz)

М=0,56-0,5 t. (5,18)

Valoare maximă M pentru cuptoarele cu cameră nu se ia mai mult de 0,5.

Poziția relativă a temperaturii maxime pentru majoritatea cuptoarelor este definită ca raportul dintre înălțimea arzătoarelor și înălțimea cuptorului

unde h g se calculează ca distanța de la focarul cuptorului sau de la mijlocul pâlniei reci la axa arzătorilor și H t - ca distanța de la focarul cuptorului sau de la mijlocul pâlniei la mijlocul ferestrei de evacuare a cuptorului.

Diagrama conform temperaturii acceptate anterior la ieșirea cuptorului; - degajare de căldură utilă în cuptor (5.1).

13. Temperatura reală a produselor de ardere la ieșirea din cuptor, o C, este determinată de formula

(5.20)

Temperatura obtinuta la iesirea din cuptor este comparata cu temperatura acceptata anterior. Dacă discrepanța dintre temperatura obținută și temperatura luată anterior la ieșirea cuptorului nu depășește 100 ° C, atunci calculul este considerat finalizat. LA in caz contrar sunt stabilite de o valoare nouă, rafinată a temperaturii la ieșirea cuptorului și întregul calcul este repetat.

14. Sunt determinate tensiuni termice volumul grătarului și cuptorului, kW / m 2, kW / m 3

și în comparație cu valorile admisibile date în tabelul de caracteristici ale tipului de cuptor acceptat.

La verificarea calculului cuptorului conform desenelor, este necesar să se determine: volumul camerei de ardere, gradul de ecranare a acesteia, suprafața pereților și aria radiației - suprafețele de încălzire receptoare, precum și caracteristicile de proiectare ale conductelor de ecran (diametrul conductei, distanța dintre axele conductelor).

Pentru a determina caracteristicile geometrice ale focarului, se întocmește schița acestuia. Volumul activ al camerei de ardere constă din volumul părților superioare, mijlocii (prismatice) și inferioare ale cuptorului. Pentru a determina volumul activ al cuptorului, acesta trebuie împărțit într-un număr de forme geometrice elementare. Partea superioară a volumului cuptorului este limitată de tavan și fereastra de ieșire, acoperită cu o scoică sau primul rând de țevi ale suprafeței de încălzire convectivă. La determinarea volumului părții superioare a cuptorului, plafonul și planul care trece prin axele primului rând de țevi festone sau suprafața de încălzire convectivă din fereastra de ieșire a cuptorului sunt luate ca limite.

Partea inferioară a cuptoarelor cu cameră este limitată la o vatră sau o pâlnie rece, iar cuptoarele cu strat - la un grătar cu un strat de combustibil. Pentru limitele părții inferioare a volumului cuptoarelor cu cameră, se ia planul orizontal sub sau condiționat care trece la mijlocul înălțimii pâlniei reci.

Suprafața totală a pereților cuptorului (FCT) este calculată din dimensiunile suprafețelor care limitează volumul camerei de ardere. Pentru a face acest lucru, toate suprafețele care limitează volumul cuptorului sunt împărțite în forme geometrice elementare. Suprafața pereților ecranelor și ecranelor cu înălțime dublă este determinată ca de două ori produsul dintre distanța dintre axele tuburilor exterioare ale acestor ecrane și lungimea iluminată a tuburilor.

1. Determinarea ariei suprafețelor de închidere a cuptorului

În conformitate cu căptușeala tipică a cuptorului cazanului DKVR-10-13, care este prezentată în Figura 4, calculăm suprafețele suprafețelor sale, inclusiv camera de inversare. Lățimea interioară a cazanului este de 2810 mm.

Figura 4. Schema cuptorului cazanului DKVR-10 și dimensiunile sale principale

unde este distanța dintre axele țevilor extreme ale acestui ecran, m;

Lungimea iluminată a tuburilor ecranului, m

pereții laterali,

peretele frontal;

zidul din spate;

Doi pereți ai camerei de strunjire;

Sub camera de foc și camera rotativă

Suprafața totală a suprafețelor de închidere

2. Determinarea suprafeței de încălzire receptoare de radiații a cuptorului

Tabel 4 - Date de bază pentru determinarea suprafeței de încălzire receptoare de radiații

	Tub ecran iluminat lungime l, mm	Distanța dintre axele tuburilor exterioare ale ecranului b, mm	Suprafata perete acoperita cu paravan, Fpl, m2	Diametrul conductelor de ecranare d, mm	Pasul conductelor de ecranare S, mm	Distanța de la axa conductei la perete e, mm	Pasul relativ al tuburilor de ecran S/d	Distanța relativă de la axa conductei la peretele e/d	Unghiul ecranului	Suprafata de incalzire receptoare de radiatii Nl, m2
Față Primul rând al pachetului cazanului		2600х2

Suprafața totală de încălzire care recepționează radiația a cuptorului este determinată ca suma componentelor individuale