DE3540291A1

DE3540291A1 - Verfahren und vorrichtung zum entfernen von polychlorbiphenylen von elektrischen vorrichtungen

Info

Publication number: DE3540291A1
Application number: DE19853540291
Authority: DE
Inventors: David E Fowler
Original assignee: Quadrex Hps Inc
Current assignee: ENSR CORP., MAHWAH, N.J., US
Priority date: 1985-11-13
Filing date: 1985-11-13
Publication date: 1987-05-14
Anticipated expiration: 2005-11-14
Also published as: FR2591383A1; DE3540291C2; GB2220659A; JPS62148436A; GB2220659B; GB2182925A; FR2591383B1; GB8527976D0; GB8916876D0; JPH0224562B2; GB2182925B

Description

Die Erfindung betrifft elektrische Induktionsvorrichtun gen, wie Transformatoren, und insbesondere die Entfernung von restlichen Polychlorbiphenylen von den Innenteilen elektrischer Induktionsvorrichtungen.

Seit den frühen Dreißiger Jahren sind Transformatoren, die an feuergefährdeten Orten, wie in Tunnels, Gebäuden oder Industrieanlagen, verwendet werden, mit einer Polychlorbi phenylisolierungs- und -kühlflüssigkeit hergestellt worden. Die Polychlorbiphenyle oder PCBs wurden ihrer hohen di elektrischen Festigkeit und Feuerfestigkeit wegen für die sen Zweck gewählt.

1976 wurde die Herstellung von PCBs in den USA gesetzlich verboten (15 U.S.C.A. § 2605 (3) (A) (i)), weil sie offen sichtlich karzinogen sind. Der Federal Toxic Substances Control Act schreibt vor, daß die Verwendung von PCBs in der Industrie innerhalb kurzer Zeit auslaufen gelassen wird. Die Environmental Protection Agency hat bestimmt, daß PCB-Konzentrationen von 50 ppm oder darunter in der dielektrischen Flüssigkeit eines Trans formators als ungefährlich für dessen Betrieb anzusehen sind. Die EPA hat weiter festgelegt, daß ein PCB-Transformator wieder als "Nicht-PCB" einge stuft werden kann, wenn 90 Tage nach erfolgter Entgiftung (und Abschaltung) die Restkonzentration an PCBs in der di elektrischen Flüssigkeit weniger als 50 ppm beträgt.

Da in allen Transformatoren die Anfangskonzentration an PCBs 600 000 bis 1 000 000 ppm beträgt und die PCBs die feste Zellstoffisolierung (Holz oder Papier) und andere in Transformatoren verwendeten Isoliermaterialien im prägnieren, kann eine bloße Spülung des Transformators mit einer anderen dielektrischen Flüssigkeit oder einem Lö sungsmittel zwar die Wirkung haben, daß die PCB-Konzen tration sofort auf einen annehmbaren Wert absinkt; jedoch steigt diese Konzentration nach einer gewissen Betriebs zeit wieder auf über den von der EPA festgelegten Wert, weil stetig PCBs aus der Isolierung austreten.

Bekannt ist ein Verfahren zur Entfernung von PCBs von Transformatoren, das in der Verwendung eines Aktivkohle filters in einem Thermalsiphon, der während des Betriebs des Transformators an diesem befestigt ist, besteht (US-PS 41 24 834). Diese Filter vermögen aber nur in be grenztem Umfang PCBs zu absorbieren, so daß sie oft ausge wechselt und die Konzentration an PCBs ständig überwacht werden muß. Das Verfahren wird so lange angewandt, bis die PCB-Konzentration in der dielektrischen Flüssigkeit unter 50 ppm abgesunken ist. Dieser Zeitpunkt kann in etwa 30 bis 60 Tagen erreicht sein. Da aber diese Flüssigkeit ein schlechtes PCB-Lösungsmittel ist, steigt die Konzentration schon kurze Zeit nach Abnahme des Filters vom Transformator wieder auf reichlich über 50 ppm an. Dieses Verfahren wurde kon tinuierlich für 2 bis 3 Jahre bei Transformatoren ange wandt, ohne daß die PCB-Konzentration nach Abschalten un ter 50 ppm gehalten werden konnte.

Gemäß einem anderen bekannten Verfahren läßt man einen chlorierten oder halogenierten aliphatischen Kohlenwas serstoff in Dampfform durch den Transformator umlaufen (US-PS 44 25 949). Die hierfür erforderliche Ausrüstung umfaßt aber zwei Pumpen, ein Abklärgefäß, einen Thermo siphonaufkocher, zwei inerte Kühler, einen Verdampfer, einen Überhitzeaustauscher, einen Speicher und gegebenen falls eine Destillationsanlage. Die Notwendigkeit einer derart aufwendigen Ausrüstung ergibt sich aus der bloßen Tatsache, daß die Reinigung des Transformators mit Dampf statt mit Flüssigkeit erfolgt. Sie bringt hohe Installa tionskosten, hohe Betriebskosten und hohe Wartungskosten mit sich. Außerdem muß das in dieser US-PS 44 25 949 be schriebene Verfahren durchgeführt werden, während der Transformator abgeschaltet ist, weil die derzeit vor handenen PCB-Transformatoren nicht geeignet sind, in einer Atmosphäre aus einem dielektrischen Gas verwendet zu werden, und die sich ergebende schlechte Wärmeableitung zu Verformungen oder Zusammenschmelzungen im Transforma tor führen würde. Da der Transformator nicht in Betrieb genommen werden kann, so lange die Entgiftung erfolgt, kommt es auch zu keiner Erwärmung des Transformators und damit auch zu keiner Ausdehnung der Transformatorwindun gen und des Kerns. Dadurch aber wird verhindert, daß der Dampf an das im Inneren des Transformators eingeschlosse ne PCB gelangt, so daß dieses dort eingeschlossen bleibt, bis der Transformator erneut gefüllt und in Betrieb ge nommen wird.

Die Erfindung besteht in einer Vorrichtung und einem Ver fahren zur Entfernung von PCBs von Transformatoren und zur Einhaltung einer niedrigen Konzentration an PCBs darin.

Durch das Verfahren und mit der Vorrichtung gemäß der Er findung können mit geringen Kosten und in kurzer Zeit wirksam PCBs von einem Transformator entfernt werden, so daß der Restgehalt der dielektrischen Flüssigkeit 50 ppm nicht übersteigt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Entfernung von PCBs von Transformatoren nicht stetig über wacht werden muß.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß Vorrichtung und Verfahren wirtschaftlich und wenig auf wendig sind.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Verfahren und die Vorrichtung angewandt werden können, während der Transformator in Betrieb ist, ohne daß Effi zienz oder Leistung absinken.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie auch angewandt werden kann, während ein Transformator nicht in Betrieb ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß dieses Verfahren und diese Vorrichtung zur Entfernung von PCBs leicht an einem vorhandenen, mit PCBs gefüllten oder damit verunreinigten Transformator angewandt werden kön nen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Transformator rasch wieder in Betrieb genommen und die Entgiftung fortgesetzt werden kann, ohne daß weitere Unter brechungen des Betriebs des Transformators erfolgen müssen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Vorrichtung so kompakt und leicht ist, daß auch Wölbungen eines PCB-Transformators, die sich oft an entfernten und schwer erreichtbaren Stellen befinden, erreicht werden können.

Diese und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und Zeichnungen, die eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entfernen, Sammeln und Isolieren von PCBs beschreiben. Dies erfolgt durch die Verwendung von Trichlortrifluorethan als sowohl einer dielektrischen Flüssigkeit als auch eines Lösungsmittels und die Verwen dung von zwei Fluidkreisläufen für einen Transformator. Auch andere Fluids mit ähnlicher dielektrischer Festigkeit und Nichtentzündbarkeit sowie einem Siedepunkt, der be trächtlich niedriger als der von PCBs ist, und in denen PCBs löslich sind, können in dem Verfahren verwendet werden. Ein solches Material ist Perchlorethylen.

Andere geeignete dielektrische Fluids/Lösungsmittel kön nen sein: cyclische Perfluorether (C₆Fl₂O), Perfluorbi cyclo-(2,2,1)-heptan, Perfluortriethylamin, Monochlor pentadecafluorheptan, Perfluordibutyl-ether und Perfluor n-heptan. An diesen Dielektriks sind jedoch noch keine Tests durchgeführt worden, um festzustellen:

(1) ob PCBs darin löslich sind;
(2) ob sie, ohne destruktiv zu wirken, im Inneren von Transformatoren verwendet werden können; und
(3) ob sie mit PCBs Azeotrope bilden.

Wenn PCBs in einem der obigen Dielektrika nicht löslich sind, oder wenn ein bestimmtes Dielektrikum den Transformator schädigt, oder wenn ein bestimmtes Dielektrikum mit PCBs Azeotrope bil det, dann ist dieses Dielektrikum ungeeignet.

Der zweite der Fluidkreisläufe enthält einen Verflüssiger oder andere Kühlmittel, durch die der durch die Wärme des Transformators gebildete Dampf des dielektrischen Fluid im Kreislauf geführt und das gebildete Kondensat unter Ableiten latenter Wärme zum Transformator zurückgeführt und der atmosphärische Druck im Transformator gesteuert wird, während die Temperatur des dielektrischen Fluid bei etwa seinem Siedepunkt im Transformator gehalten wird. Der erste Fluidkreislauf enthält eine Destillationsein richtung, in der die Temperatur des dielektrischen Fluid auf den Siedepunkt des Trichlortrifluorethans erhöht wird. Die vom Transformator erzeugte Überschußwärme kann für die Destillation des Lösungsmittels genützt werden. Der im ersten Fluidkreis lauf gebildete Dampf wird oben abgezogen und über eine Leitung einem Verflüssiger zugeführt. Das Kondensat fließt durch sein Eigengewicht über eine Leitung zu einem Tank und wird von dort zum Transformator zurückgepumpt. Da die Temperatur in der Destillationsvorrichtung am Siedepunkt des Trichlortrifluorethans liegt, bleiben die PCBs, die einen viel höheren Siedepunkt haben, flüssig und werden am Boden der Destillationsvorrichtung gesammelt.

Die PCBs werden periodisch vom Boden der Destillations vorrichtung abgelassen und in einem Tank gesammelt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird am vorteilhaftesten durchgeführt, während der Transformator in Betrieb ist. Die porösen Innenräume eines Transformators dehnen sich durch die Temperaturerhöhung durch den Betrieb des Trans formators aus, wodurch dem dielektrischen Fluid eine größere Oberfläche der porösen Innenräume ausgesetzt wird, so daß die in diesen porösen Innenräumen anwesenden PCBs herausgelöst werden können.

Da die Geschwindigkeit des Auslaugens oder der Diffusion von PCBs aus dem Transformatorkern stark abhängig ist von dem Temperatur- und dem Konzentrationsgradienten (Unter schied der PCB-Konzentration im Kern und im Dielektrikum), muß dessen Konzentration im Dielektrikum so rasch wie möglich auf einen sehr niedrigen Wert (unter 2 Teile je Million) gesenkt werden. Die Erfindung kommt also inner halb der ersten ein (1) bis fünf (5) Tage, je nach dem Volumen des Transformators, zum Tragen, wonach kontinuier lich (über Destillation) restliches PCB, das in das Di elektrikum niedriger PCB-Konzentration übertritt, ent fernt wird. Ein weiterer Vorteil des Weiterbetreibens des Transformators, während er von PCB befreit wird, liegt darin, daß die Fluktuation des durch den Transfor mator fließenden elektrischen Stroms Anschwellen und Kon traktion (eine Pumpwirkung) erzeugt, durch die die Abgabe von PCB aus den Innenwindungen und dem Isoliermaterial beschleunigt wird.

Da der erste Fluidkreislauf vom Boden des Transformators abzieht, werden auch andere lösliche Verunreinigungen sowie spezifisch schwere oder feinteilige Verunreinigun gen durch das Destillationsverfahren des ersten Fluid kreislaufs entfernt. Solche anderen Verunreinigun gen können beispielsweise Staub, Wasser, Schlamm, Tri chlorbenzol und Tetrachlorbenzol sein.

In den Zeichnungen ist:

Fig. 1 ein Fließschema des Verfahrens gemäß der Erfin dung in seiner Anwendung auf einen bestehenden Transformator; und

Fig. 2 ein Fließschema des Verfahrens gemäß der Erfin dung in seiner Anwendung auf einen bestehenden Transformator, das eine alternative Ausführungs form veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt einen bestehenden Transformator, dem zwei Flüssigkeitskreise, die im Betrieb der Kühlung und Reini gung des Transformators dienen, zugefügt sind.

Für eine kurze Zeit wird der Transformator außer Be trieb genommen. Die PCBs werden abgezogen, und der Transformator wird mit einem Lösungsmittel gespült, um den Hauptteil der Rückstände an PCBs und Dielektrikum zu entfernen. Das Lösungsmittel kann, muß aber nicht, die dielektrische Flüssigkeit sein, die später zur Entgiftung des Transformators verwendet wird. Der Transformator wird dann wieder gefüllt (unter Verwendung von Trichlortrifluorethan als der dielektrischen Flüssig keit), und der Transformator wird unter Teilvakuum ge setzt, um Luft und/oder Feuchtigkeit, die während des Spülens und Füllens eingedrungen sein können, zu evaku ieren.

Ein Anschlußstück 3 wird mit der vorhande nen Ablaßöffnung am Transformator verbunden. Die dielek trische Flüssigkeit fließt durch dieses Anschlußstück 3 in eine Leitung 20. Das Anschlußstück 3 ist der Anfangspunkt eines ersten Fluidkreislaufs. Dieser erste Fluidkreislauf beginnt mit der Aufnahme von dielektri schem Fluid vom Transformator und endet durch Rück führung von dielektrischem Fluid zum Transformator.

Der erste Fluidkreislauf bewirkt die Reinigung des Trans formators von PCBs. Die Reinigung erfolgt durch Umlaufen lassen von dielektrischem Fluid in flüssiger Phase durch den Transformator. Die PCBs, die in dem Transformator ent halten sind, sind in dem dielektrischen Fluid löslich, so daß, wenn das dielektrische Fluid im ersten Kreislauf aus dem Transformator austritt, die dielektrische Flüssigkeit PCBs gelöst enthält. Die Lösung wird dann destilliert. Beim Destillieren wird das dielektrische Fluid verdampft, während die PCBs in flüssiger Phase bleiben, weil das dielektrische Fluid einen beträchtlich niedrigeren Siedepunkt hat als die PCBs. D.h. der Siede punkt des dielektrischen Fluids sollte immer unter dem jenigen der PCBs liegen. Der Dampf des dielektrischen Fluid wird dann kondensiert und zum Transformator zurück geführt, um weitere PCBs zu lösen .

Während der ersten wenigen Betriebsstunden des Verfahrens steigt die Konzentration an PCBs in dem dielektrischen Fluid dramatisch an (20 000 bis 60 000 ppm), weil die Anfangsspülung des Transformators mit Trichlor trifluorethan die weitgehend unausgesetzten Gebiete des porösen Transformatorinneren nicht erreicht. Während also der Transformator im Verlaufe des Betriebs heiß wird, beginnen restliche PCBs aus dem porösen Inneren auszu laufen und gehen in Lösung in dem dielektrischen Fluid, dem Trichlortrifluorethan.

In den ersten Fluidkreislauf wird das Fluid von dem Verbin dungsstück 3 über eine Leitung 20 durch ein Solenoid- Ventil 21, das den Fluß des dielektrischen Fluid in die Destillationseinrichtung 23 steuert, geführt. In der Destillationseinrichtung 23 befinden sich ein Sensor 25 für hohes Niveau und ein Sensor 27 für niedriges Niveau. Der Sensor 25 für hohes Niveau signalisiert eine Steuer einrichtung 29 für hohes Niveau und der Sensor 27 für niedriges Niveau signalisiert eine Steuereinrichtung 31 für niedriges Niveau. Die Steuereinrichtungen 29 und 31 betätigen das Solenoid-Ventil 21 so, daß in der Destilla tionseinrichtung 23 ein geeignetes Flüssigkeitsniveau eingehalten wird. Die Wärmeenergie, die zur Erreichung des Siedepunktes des dielektrischen Fluid in der Destilla tionseinrichtung 23 erforderlich ist, wird von einer elek trischen Widerstandsheizschlange 33 geliefert. Anstelle der elektrischen Heizvorrichtung kann auch ein Wärmeaus tauscher verwendet werden, der seine Energie von der Ab wärme des Verflüssigers 37 bezieht. Geeignet ist jedes Niveau, bei dem sich am oberen Ende der Destillationsein richtung 23 ein Dampfraum ausbilden kann, während die elektrische Widerstandsheizeinrichtung 33 vollständig untergetaucht bleibt. Wenn das dielektrische Fluid siedet, wird der gebildete Dampf durch eine Leitung 35 in einen Verflüssiger 37 geführt. Das kondensierte dielektrische Fluid aus dem Verflüssiger 37 wird über Leitung 38 dem Wasserscheider 40 zugeführt, um Wasser, das vom Transfor mator abgezogen sein kann, von dem dielektrischen Fluid abzutrennen. Dieses von dem dielektrischen Fluid abge trennte Wasser wird dann über Leitung 42 der Destillations einrichtung 23 zugeführt. Das restliche dielektrische Fluid wird über Leitung 46 in einem Kondensattank 39 ge sammelt. Nahe dem Boden des Kondensattanks 39 befinde sich eine Saugleitung 41, die eine Pumpe 43 speist. In dem Kondensattank 39 befindet sich ein Sensor 45 für hohes Niveau und ein Sensor 47 für niedriges Niveau. Der Sensor 45 signalisiert eine Steuereinrichtung 49 für hohes Niveau, und der Sensor 47 signalisiert eine Steuer einrichtung 51 für niedriges Niveau. Die Steuereinrich tungen 49 und 51 betätigen die Pumpe 43, die in dem Kon densattank 39 ein geeignetes Niveau einstellt. Ein geeig netes Niveau ist jedes Niveau, bei dem die Pumpe 43 nicht trockenpumpt und der Tank 39 nicht überflutet wird. Der Ausgang der Pumpe 43 führt über ein Druck-Check-Ventil 44 und eine Rückführungsleitung 53 zurück zur Einfüllöffnung des Transformators. Das Druck-Check-Ventil 44 ermöglicht zusammen mit dem Solenoid-Ventil 21 den Betrieb des Destillationsteils des Systems bei Atmosphärendruck oder bei einem anderen und niedrigeren Druck als demjenigen, bei dem der Transformator betrieben wird. Dadurch wird die Destillation des Dielektrikums bei niedrigerer Temperatur (zufolge des niedrigeren Druckes) möglich, der Energiebedarf für das Kochen wird gesenkt und es wird eine gute Abtrennung des Dielektrikums von der Verunreinigung erzielt. Durch eine Einfülleitung 54 kann Trichlortrifluorethan in den Kon densattank 39 nachgefüllt werden, um das verlorengegange ne Volumen an PCBs und gegebenenfalls Trichlortrifluor ethan zu ersetzen. Der Kondensattank 39 ergibt einige Vorteile für das Verfahren, obwohl erkennbar ist, daß er fortgelassen werden kann, wenn der Verflüssi ger 37 in einer Höhe über dem Transformator angeordnet und direkt in den Transformator auslaufen gelassen wird. Eine genauere Betrachtung dieser Vorteile macht jedoch klar, warum der Kondensattank 39 in der bevorzugten Aus führungsform verwendet wird. Erstens ermöglicht es der Kondensattank 39, eine Überschußmenge an dielektrischer Flüssigkeit/Lösungsmittel zu Beginn in das System einzu bringen, so daß es später nicht notwendig wird, weiteres Dielektrikum/Lösungsmittel zuzusetzen, um dasjenige zu ersetzen, das aus dem System austritt, wenn die Boden schicht der Destillationsanlage an den PCB-Abfalltank 69 abgelassen wird. Außerdem können dadurch während der kon tinuierlichen Durchführung des Verfahrens größere Mengen an reinem Dielektrikum/Lösungsmittel in den Transformator eingebracht werden, während gleichzeitig größere Mengen an mit PCB verunreinigtem Dielektrikum/Lösungsmittel in die Destillationseinrichtung 23 abgelassen werden können. Dadurch wird das ganze Verfahren beschleunigt, da die Geschwindigkeit, mit der PCBs innerhalb des Transformators durch das Dielektrikum/Lösungs mittel gelöst werden, erhöht wird. Weiterhin würde bei Fortlassen des Kondensattanks 39 und der Pumpe 43 not wendig auch das Ventil 44 entfallen und damit auch der damit erzielte Vorteil, wie er oben beschrieben ist.

An der Basis der Destillationseinrichtung 23 ist eine Leitung 58 angeordnet, durch die Destillationsrückstände zu einem Gitterventil 76, das normalerweise geschlossen ist, oder zu dem Solenoid-Ventil 61 geführt werden. Das Solenoid-Ventil 61 wird durch die Kontrolleinrichtung 67 gesteuert, die von einem Temperatursensor 65 im Dampf raum der Destillationseinrichtung 23 signalisiert wird. Wenn die Konzentration an PCBs und anderen höher sieden den Verunreinigungen in der Destillationseinrichtung 23 steigt, steigt auch der Siedepunkt der Lösung von Tri chlortrifluorethan und PCBs, wodurch wiederum eine Er höhung der Temperatur des Dampfraums in der Destillations einrichtung 23 erfolgt.

Wenn der Temperatursensor 65 eine Temperatur von etwa 74°C (165°F) anzeigt, öffnet die Steuereinrichtung 67 das Solenoid-Ventil 61 und Bodenkörper der Destillations einrichtung 23 fließen über Leitung 59 in den PCB-Abfall tank 69. Die Temperatur, auf die die Steuereinrichtung 67 eingestellt wird, um das Solenoid-Ventil 81 zu betätigen, kann über einen weiten Bereich variieren. Jedoch ist zu berücksichtigen, daß die Abtrennung durch Destillation be günstigt wird, wenn der Siedepunkt der Lösung sich dem Siedepunkt des dielektrischen Fluid nähert. Es müßte also eine andere Temperatur als 74°C eingestellt werden, wenn ein anderes dielektrisches Fluid als Trichlortrifluorethan in dem Verfahren verwendet würde. Wenn dies erfolgt, wird durch den Sensor 27 ein niedrigeres Flüssigkeitsniveau angezeigt und die Steuereinrichtung 31 bewirkt die Öff nung des Solenoid-Ventils 21 und ermöglicht es, weiteres dielektrisches Fluid in die Destillationseinrichtung 23 fließen zu lassen und der Bodensatz der Destillationsein richtung, wo sich hoch-konzentrierte PCBs befinden, in den PCB-Abfalltank 69 zu spülen. Nach Verstreichen einer durch den Zeitgeber 73 vorgegebenen Zeit, die ausreicht, um den Bodensatz der Destillationseinrichtung heraus fließen zu lassen oder herauszuspülen, schließt sich das Solenoid-Ventil 61, und die Destillationseinrichtung 23 nimmt den normalen Betrieb wieder auf. Nachdem die be reits aus dem Transformator herausgeführten PCBs in den PCB-Abfalltank 69 gespült sind, enthält das in der Destillationseinrichtung 23 befindliche dielektrische Fluid viel weniger PCBs. Das bedeutet, daß der Siedepunkt der Lösung wiederum dem Siedepunkt von reinem Trichlortri fluorethan nahekommt und daß daher die Abtrennung durch Destillation auf ihrem Optimum ist. Der PCB-Abfalltank 69 kann für Dauer angebracht oder entfernbar sein und ist vorzugsweise entfernbar. Wenn der PCB-Abfalltank 69 abnehm bar ist, kann er zu jeder Zeit während des Verfahrens ent fernt und durch einen anderen Tank ersetzt werden, wobei auch die unerwünschten PCBs entfernt werden. Dadurch ver ringert sich die Gefahr, die bei Feuer oder Wasserein bruch auftreten würde, weil der größte Teil der PCBs be reits entfernt worden wäre.

Das manuell betätigte Gitterventil 76 ermöglicht es, die Destillationseinrichtung 23 zu jeder Zeit während des Be triebs oder nach Abschalten des Betriebs über Leitung 77 auslaufen zu lassen.

Durch ein manuell betätigtes Gitterventil 75 kann der PCB-Abfalltank 69 entleert werden.

Durch einen zweiten Fluidkreislauf wird das dielektrische Fluid, während es durch diesen fließt, gekühlt und dabei vom Transformator erzeugte Wärme abgeleitet. Der zweite Fluidkreislauf dient auch der Aufrechterhaltung des Druckes im Inneren des Transformators innerhalb der für den Betrieb erforderlichen Grenzen. Die derzeit vorhande nen PCB-Transformatoren wurden für niedrigen Druck von 0,35 bis 0,49 bar (5-7 PSIA) konzipiert und müssen aus Sicherheitsgründen eine Dampfdrucksteue rung aufweisen. Die Temperatur- und Druckregelung erfol gen durch die Verwendung eines Verflüssigers 15. Ein Teil des dielektrischen Fluid wird durch die beim Betrieb des Transformators erzeugte Wärme verdampft. Dieser Dampf wird über Leitung 17 durch Konvektion dem Verflüssiger 15 zugeführt. Auch ein Zugluftsystem kann zur Überführung von Dampf durch den zweiten Fluidkreislauf verwendet wer den, wenn eine raschere Kühlung erforderlich ist oder wo Erhebungen das für eine konvektive Kühlung erforderliche natürliche Aufsteigen verhindern.

Das durch den Verflüssiger 15 zur flüssigen Phase konden sierte dielektrische Fluid wird durch sein Eigengewicht über Leitung 19 in den Transformator zurückgeführt. Durch solches Ableiten der latenten Wärme des dielektrischen Fluid wird der Transformator äußerst wirksam gekühlt, und gleichzeitig wird der Dampfdruck innerhalb des Transfor mators begrenzt.

Am Verflüssiger 15 ist über Leitung 84 ein Notventil 85 vorgesehen. Bei Energieausfall dient der zweite Fluid kreislauf nicht der Kühlung des dielektrischen Fluid, und die im Transformator verbleibende Wärme wird nicht ab geleitet. Dadurch kann es zu einem Druckanstieg im Ver flüssiger 15 kommen. In einer solchen Situation öffnet sich das Ventil 85, so daß der im Verflüssiger herrschende Druck abgelassen wird. Vom Verflüssiger 15 entweichender Dampf wird durch Leitung 84, Notventil 85, Leitung 86, Dampfabsorptionskolonne 82 und Leitung 83 geführt. In der Dampfabsorptionskolonne 82 wird dielek trisches Fluid/Lösungsmitteldampf absorbiert, wodurch das Überfluten eines umgrenzten Gebietes, wo der Transfor mator sich befindet, mit Dampf des Dielektrikums, der er stickend sein kann, verhindert wird. Obwohl es sehr unwahr scheinlich ist, daß in einer solchen Situation die Tempe ratur so weit ansteigt, daß eine Verdampfung von PCBs erfolgt, wird außerdem von der Dampfabsorptionskolonne 82 alles PCB adsorbiert, das sonst zusammen mit dem Dampf des Dielektrikums durch das Notventil 85 gelangen könnte.

Eine alternative Methode, den Transformator zu kühlen, wird durch Fig. 2 veranschaulicht. Hier kann der zweite Fluidkreislauf die Kühlung des dielektrischen Fluid über einen mit Luft oder mechanisch gekühlten Wärmeaustauscher 16 bewirken. Das dielektrische Fluid wird über das Anschlußstück 3, Leitung 5 und Leitung 7 der Pumpe 9 zu geführt. In der Leitung 20 ist ein Temperatursensor 11 an geordnet. Der Temperatursensor 11 signalisiert eine Tem peratursteuereinrichtung 13, die der Betätigung der Pumpe 9 dient. Die Pumpe 9 gibt dielektrisches Fluid durch einen gekühlten Wärmeaustauscher 16 ab. Dann wird das dielektri sche Fluid durch Leitung 18 und zum Transformator zurück umlaufen gelassen. Das dielektrische Fluid wird durch die Pumpe 9, die durch die Temperatursteuereinrichtung 13 so gesteuert wird, daß die Temperatur des dielektrischen Fluid in dem Transformator nahe, jedoch unter seinem Siedepunkt liegt, durch diesen zweiten Fluidkreislauf ge führt.

Diese alternative Kühlmethode ist besonders geeignet, wenn eine Situation des Blasensiedens an der Oberfläche der Transformatorwindungen auftreten kann. Blasensieden ist Sieden unter Blasenbildung an der Grenzfläche Feststoff/ Flüssigkeit. Eine solche Blase kann sich von einer Win dung zu einer anderen erstrecken und dabei das dielektri sche Fluid verdrängen. Wenn dies auftritt, kann es beim Betrieb unter hoher Spannung zu einer schädigenden Bogen bildung zwischen den Windungen kommen. Die obige alter native Kühlmethode kann zur Verhinderung des Blasensie dens angewandt werden, indem man die Temperatur des di elektrischen Fluid unter dessen Siedepunkt hält.

Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform können der Verflüssiger 15 und der Verflüssiger 37 von Fig. 1 durch einen einzigen Verflüssiger ersetzt werden, der die doppelte Aufgabe hat, Temperatur und Druck innerhalb des Transformators einzuhalten und den Dampf des destillierten dielektrischen Fluid für eine Rückführung in den Transfor mator zu kondensieren.

Weiterhin würde die Anordnung eines solchen Verflüssigers mit doppelter Aufgabe an einer Stelle über dem Transfor mator die Notwendigkeit des Pumpens eliminieren. Sowohl von dem Transformator als auch von der Destillationsein richtung 23 würde Dampf durch Konvektion zu dem Verflüssi ger mit doppeltem Verwendungszweck aufsteigen, und das daraus resultierende dielektrische Fluid in flüssiger Phase würde durch sein Eigengewicht von dem Verflüssiger mit doppeltem Verwendungszweck zum Transformator fließen.

Wenn Perchlorethylen als dielektrisches Fluid/Lösungsmit tel in einem in Betrieb befindlichen Transformator ver wendet wird, muß es nicht notwendig sein, einen äußeren Kühlkreislauf zu verwenden. Der Siedepunkt von Perchlor ethylen ist beträchtlich höher als derjenige von Trichlor trifluorethan, und die beim Betrieb des Transformators gebildete Wärme kann unzureichend sein, um das Perchlor ethylen zum Sieden zu bringen. Der Nachteil der Verwendung von Perchlorethylen liegt also darin, daß die PCBs schwe rer von dem Perchlorethylen abtrennbar sind, weil es einen beträchtlich höheren Siedepunkt und eine beträchtlich größere latente Verdampfungswärme hat als Trichlortrifluor ethan.

Die Erfindung besteht also in einem Verfahren zur Entfer nung von PCBs von Transformatoren auf Grundlage einer Destillation, die, ausgenommen eine kurze anfängliche Ab schaltperiode, durchgeführt werden kann, aber nicht muß, während der Transformator in Betrieb ist. Das ist wichtig, weil sich viele Transformatoren an Stellen befinden, die einen Ersatz schwer möglich, wenn nicht un möglich, machen, oder es zumindest praktisch nicht mög lich ist, einen solchen Transformator für längere Zeit außer Betrieb zu halten.

Außerdem ist das Verfahren außerordentlich energieeffi zient, da es die durch einen in Betrieb befindlichen Transformator erzeugte Wärme benutzt, um die Extraktion der PCBs zu beschleunigen. Da außerdem das dielektrische Fluid bei einer Temperatur nahe seinem Siedepunkt gehal ten wird, bleibt die für die Destillation erforderliche Zusatzwärme auf einem Minimum.

Wenn es erwünscht ist, das Verfahren gemäß der Erfindung durchzuführen, während der Transformator nicht in Betrieb ist, muß es nicht notwendig sein, einen zweiten Fluid kreislauf vorzusehen oder zu verwenden, weil der Transfor mator selbst keine Wärme an das dielektrische Fluid/Lö sungsmittel abgibt und die Verdampfung des dielektrischen Fluid/Lösungsmittel nicht in dem Transformator erfolgt. Mit anderen Worten, die Kühlung des dielektrischen Fluid/ Lösungsmittel in dem Transformator wäre nicht notwendig, weil in dieser Situation das dielektrische Fluid/Lösungs mittel nicht zur Ableitung der von einem aktiven Transfor mator erzeugten Wärme dienen würde.

Die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung in dieser Weise ist jedoch weniger effizient als die Durch führung, während der Transformator aktiv ist. Wenn der Transformator in Betrieb ist, kommt es durch die erzeugte Wärme zu Expansionen im Inneren des Transformators, ins besondere der mit Cellulosematerial umwickelten inneren Windungen, so daß das dielektrische Fluid/Lösungsmittel rascher und vollständiger eindringen kann.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch an einem nicht in Betrieb befindlichen Transformator mit erhöhter Geschwindigkeit durchgeführt werden, wenn von außen Wärme zugeführt wird, um das dielektrische Fluid/Lösungsmittel oder den Transformatorkern zu erwärmen. In jedem Falle würde die zugeführte Wärme eine Expansion der Innenteile des Transformators bewirken, wie sie für die Durchführung des Verfahrens am in Betrieb befindlichen Transformator beschrieben ist. In einem solchen Fall muß aber dafür ge sorgt werden, daß der Transformator nicht zufolge der Wärmezufuhr, die eine beträchtliche Verdampfung des dielek trischen Fluid/Lösungsmittel bewirkt, unter zu hohen Druck gesetzt wird. Wenn die Temperatur des dielektrischen Fluid/Lösungsmittel den Siedepunkt erreicht, wäre es not wendig, eine Kühlung von außen anzuwenden.

Es wird erwogen, nach der Entfernung der PCBs aus dem Transformator das dielektrische Fluid/Lösungsmittel aus dem Transformator abzulassen und durch ein anderes geeig netes dielektrisches Fluid, wie Silikonöl, zu ersetzen. Es wäre jedoch auch möglich, den Reinigungskreislauf von dem Transformator zu entfernen, jedoch den Kühlkreislauf daran zu belassen. Das würde einen permanenten Betrieb des Transformators unter Verwendung von Trichlortrifluor ethan als dem dielektrischen Fluid ermöglichen.

Claims

1. Verfahren zur Entfernung von Polychlorbiphenylen (PCBs) von einer in oder außer Betrieb befindlichen elek trischen Vorrichtung, dadurch gekenn zeichnet, daß man:

a) der elektrischen Vorrichtung ein dielektrisches Fluid, in dem PCBs und andere Verunreinigungen löslich sind, zuführt, so daß die in der elektrischen Vorrichtung befindlichen polychlorierten Biphenyle eine Lösung in dem dielektrischen Fluid bilden;
b) diese Lösung von der elektrischen Vorrichtung einer in ihrem Weg angeordneten Reinigungsvorrichtung zu führt, so daß das dielektrische Fluid von den poly chlorierten Biphenylen und anderen Verunreinigungen abgetrennt werden kann;
c) die Lösung reinigt, indem man polychlorierte Biphenyle und andere Verunreinigungen von dem dielektrischen Fluid abtrennt, so daß das dielektrische Fluid in praktisch reiner Form wiederverwendet werden kann; und
d) das dielektrische Fluid für eine erneute Verwendung zu der elektrischen Vorrichtung zurückführt.

2. Verfahren zur Entfernung von Polychlorbiphenylen von einem in oder außer Betrieb befindlichen Transformator oder einer anderen elektrischen Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß man:

a) der elektrischen Vorrichtung ein dielektrisches Fluid, in dem polychlorierte Biphenyle und andere Verunreini gungen löslich sind, zuführt, so daß die in der elek trischen Vorrichtung enthaltenen polychlorierten Bi phenyle eine Lösung in dem dielektrischen Fluid bil den;
b) diese Lösung von der elektrischen Vorrichtung einer in ihrem Weg angeordneten Reinigungsvorrichtung zu führt, so daß das dielektrische Fluid von den poly chlorierten Biphenylen und anderen Verunreinigungen abgetrennt werden kann;
c) die Lösung reinigt, indem man polychlorierte Biphenyle und andere Verunreinigungen von dem dielektrischen Fluid abtrennt, so daß das dielektrische Fluid in prak tisch reiner Form wiederverwendet werden kann;
d) das dielektrische Fluid in Dampfform zu der elektri schen Vorrichtung zurückführt; und
e) den in Betrieb befindlichen Transformator oder eine andere elektrische Vorrichtung kühlt, so daß die Tem peratur und der Atmsophärendruck des in Betrieb be findlichen Transformators oder der anderen elektri schen Vorrichtung innerhalb der Betriebsgrenzen gehal ten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Kühlen erfolgt, indem man:

a) den Dampf des dielektrischen Fluid, der durch die Wärme des in Betrieb befindlichen Transformators oder der anderen elektrischen Vorrichtung erzeugt wird, von dem Transformator oder der anderen elektrischen Vor richtung einer in ihrem Weg befindlichen Kondensations einrichtung zuführt;
b) den durch die Wärme des in Betrieb befindlichen Trans formators oder der anderen elektrischen Vorrichtung erzeugten Dampf des dielektrischen Fluid zur flüssigen Phase kondensiert, so daß die latente Wärme des di elektrischen Fluid abgeführt wird; und
c) das durch die Kondensationseinrichtung kondensierte dielektrische Fluid zum Transformator oder der ande ren elektrischen Vorrichtung zurückführt, so daß der Transformator oder die andere elektrische Vorrichtung bei einer Temperatur etwa gleich dem Siedepunkt des dielektrischen Fluid gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Kühlen durch Umleiten des dielektrischen Fluid vom Transformator durch einen mechanischen Wärmeaustauscher und zurück zum Transforma tor bewirkt wird, so daß die Temperatur in dem Transfor mator auf dem gewünschten Niveau gehalten werden kann.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Fluid Trichlortrifluorethan ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Fluid Perchlorethylen ist.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß man polychlorierte Bipheny le von der Destillationsvorrichtung in einen Aufnahmebe hälter abläßt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein dielektrisches Fluid mit einem Siedepunkt unter dem Siedepunkt der poly chlorierten Biphenyle verwendet, so daß das dielektrische Fluid durch Destillation von den polychlorierten Bipheny len getrennt werden kann.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigen durch Destillieren der Lösung unter Verdampfen des dielektrischen Fluid, während die PCBs in flüssiger Phase bleiben, und Kondensieren des beim Destillieren gebildeten Dampfs des dielektrischen Fluid erfolgt.

10. Die Innenausrüstung einer elektrischen Vorrichtung, die nach dem Verfahren von Anspruch 1 oder 2 von Poly chlorbiphenylen bis zu weniger als 50 ppm entgiftet ist.

11. Vorrichtung zur Entfernung von Verunreinigungen, wie polychlorierten Biphenylen, von Transformatoren und von dem darin enthaltenen dielektrischen Fluid, ge kennzeichnet durch :

a) eine Leitung (20) zur Führung von mit polychloriertem Biphenyl verunreinigtem dielektrischem Fluid zu einer Destillationseinrichtung (23);
b) eine Destillationseinrichtung (23) zur Aufnahme eines mit polychloriertem Biphenyl verunreinigten dielek trischen Fluid aus dieser Leitung zum Destillieren des mit dem polychlorierten Biphenyl verunreinigten dielektrischen Fluid, so daß eine Restmenge von poly chloriertem Biphenyl erhalten wird;
c) eine Verflüssigungseinrichtung (37) in Fluidverbindung mit der Destillationseinrichtung, in der der durch die se Destillationseinrichtung erzeugte Dampf zur flüssi gen Phase kondensiert werden kann;
d) Einrichtungen (38, 46, 39, 41, 43, 53) zur Überführung des durch diese Destillation und Kondensation erzeugten gereinigten dielektrischen Fluid zum Transformator zurück, während die als Verunreinigungen anwesenden polychlorierten Biphenyle getrennt gesammelt werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, die ein dielektrisches Fluid enthält, gekennzeichnet durch eine Konzentration an polychlorierten Biphenylen, die in dem Transformator enthalten sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß das dielektrische Fluid einen niedrigeren Siedepunkt hat als die polychlorierten Biphenyle und in dem die chlorierten Biphenyle löslich sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß das dielektrische Fluid Trichlortrifluorethan ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeich net durch Mittel (15, 19) zum Kühlen des Transformators, um die durch den Betrieb des Transformators erzeugte Wär me abzuleiten, so daß die Vorrichtung verwendet werden kann, während der Transformator in Betrieb ist.

16. Vorrichtung zur Abtrennung polychlorierter Biphenyle und anderer Verunreinigungen von nicht in Betrieb befind lichen Transformatoren und anderen elektrischen Vorrich tungen und worin die folgenden Stufen zur Entfernung von PCBs von einer nicht in Betrieb befindlichen elektrischen Apparatur angewandt werden:
Einführung eines flüssigen Lösungsmittels mit einem Sie depunkt unter dem der polychlorierten Biphenyle in die Vorrichtung, wobei die polychlorierten Biphenyle löslich sind, so daß sie in dem Lösungsmittel gelöst werden;
Abtrennen des flüssigen Lösungsmittels von der elektri schen Vorrichtung und Abtrennen der polychlorierten Bi phenyle davon; und
Rückführen des gereinigten flüssigen Lösungsmittels zu der elektrischen Vorrichtung für erneute Verwendung.

17. Verfahren zum Entfernen von polychlorierten Biphenylen und anderen Verunreinigungen von in Betrieb befindlichen Transformatoren und anderen elektrischen Vorrichtungen, wobei die Stufen der Entfernung der PCBs von der in Be trieb befindlichen elektrischen Vorrichtung sind:
Einführung eines flüssigen Lösungsmittels mit einem Siede punkt unter dem der polychlorierten Biphenyle in die Vor richtung, wobei die polychlorierten Biphenyle löslich sind, so daß sie in dem Lösungsmittel in Lösung gehen, und das Lösungsmittel ausreichend dielektrische Eigenschaften hat, um als dielektrisches Fluid zu dienen;
Entfernen des flüssigen Lösungsmittels von der elektri schen Vorrichtung und Abtrennen der polychlorierten Bi phenyle davon; und
Rückführen des gereinigten flüssigen Lösungsmittels zu der elektrischen Vorrichtung für erneute Verwendung.