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发电技术

拉德瑞罗地热田

1发展历史

    意大利是世界上第一个利用地热发电的国家,1913年,第一座装机容量0.25MW的电站在意大利建成并运行,标志着商业性地热发电的开端。到1940年装机容量达到120.68MW,20世纪60年代初装机容量达420MW,1980年为440MW,1983年增至450.7MW,截至2005年1月装机容量达到791MW,年发电量5340GWh(即53.4亿度电,美国Geysers地区年发电154亿度;2013年中国年发电量47086亿度,三峡发电站年发电847亿度,号称照亮半个中国)。
    意大利地热发电的主要区域是在托斯卡纳地区,能满足该地区用电需求的35%,占该地区电力生产的40%以上。意大利的托斯卡纳地区热电站主要基地建在拉德瑞罗地热田,它是世界上著名的干蒸汽田。至2010年这一地区共钻井511口,平均深度565m,最深达4500米,平均温度250℃。
    拉德瑞罗地热田(Larderello geothermal field)位于意大利罗马西北托斯卡纳地区,区内分布有大量热泉、热水池、喷气孔、蚀变带等地表地热显示。地热田具有良好的热储、盖层、构造及热源等有利条件。拉德瑞罗地热田是世界著名的干蒸气田之一,也是世界开发最早的地热田,自1904年首次利用地热蒸气发电成功以来,电站装机容量一直排在世界前列。
    拉德瑞罗地热地区经过100多年的发展,蒸汽开采技术已经较为成熟,但由于长时间开采但没考虑过保护的问题,该地区地热蒸汽开始逐年减少,为了实现该地区的可持续发展,已开始向该地区回灌水,并逐步取缔部分开采技术不合格的电厂,现该地状况有所好转,可持续措施取得了一定的成效。

2 大地构造位置

    意大利拉德瑞罗地热田位于地中海-喜马拉雅构造带,处于欧亚板块与非洲板块碰撞带,构造活动强烈。

3区域地层

拉德瑞罗地热田共由五组岩石组成:
第1组:粘土、砂、砾石。上新统,上中新统。
第2组:复理石建造。页岩、泥灰岩、石灰岩、蛇绿岩。始新统、  上侏罗系。     
第3组:砂岩和页岩。渐新统、白垩系。
 第4组:硅质放射虫岩、泥灰岩、燧石灰岩和夹硬石膏层的镁质灰岩。上侏罗系一上三叠系。
第5组:片状石英岩建造(基底)。上三叠系一上石炭系。
第2和第3两组构成盖层,第4组和第5组构成热储,2、3组的某些透水层在初期曾生产过少量蒸汽,主要热储的石灰岩具有很高的岩溶透水性和裂隙透水性。热储的厚度不一,有时可达几百米。

4区域构造

    热田位于艾拉地堑的南部,为一发生局部沉降和断块的背斜褶皱构造,有北西向主断层和北东向横断层。

5地热发电

(1)热储层:上侏罗统—上三叠统的碳酸盐岩层,主要为白云岩及白云质灰岩,溶洞裂隙发育,岩层厚度有时可达几百米,基底为古生代沉积变质岩,埋深在1000米以下。钻井深度1800米,温度245℃,4092米,温度高达400℃。经深部钻探已在基底变质岩中发现几层渗透性较好的热储层位,埋深3000~4000米。
(2)盖层:上新世及晚中新世的粘土层及始新世一白垩纪的杂色页岩层等
(3)热源:热田位于巨大的第勒尼安火山区的北部范围内,因而有浅部的岩浆侵入活动为热田提供热源。
(4)地热田所产生的是干蒸汽而非热水,就开发条件而言更是好上加好,既提高发电效率又降低发电成本。
 
类型:按照载热体类型、温度、压力和其它特性的不同,可把地热发电的方式划分为蒸汽型地热发电和热水型地热发电两大类。
 (1)蒸汽型地热发电
   蒸汽型地热发电是把蒸汽田中的干蒸汽直接引入汽轮发电机组发电,但在引入发电机组前应把蒸汽中所含的岩屑和水滴分离出去。这种发电方式最为简单,但干蒸汽地热资源十分有限,且多存于较深的地层,开采技术难度大,故发展受到限制。主要有背压式和凝汽式两种发电系统。
   (2)热水型地热发电
   热水型地热发电是地热发电的主要方式。目前热水型地热电站有两种循环系统:a、闪蒸系统。当高压热水从热水井中抽至地面,于压力降低部分热水会沸腾并“闪蒸”成蒸汽,蒸汽送至汽轮机做功;而分离后的热水可继续利用后排出,当然最好是再回注人地层。b、双循环系统。地热水首先流经热交换器,将地热能传给另一种低沸点的工作流体,使之沸腾而产生蒸汽。蒸汽进入汽轮机做功后进入凝汽器,再通过热交换器而完成发电循环。地热水则从热交换器回注人地层。这种系统特别适合于含盐量大、腐蚀性强和不凝结气体含量高的地热资源。发展双循环系统的关键技术是开发高效的热交换器。
     拉德瑞罗地区属于蒸汽型地热发电。