DE3615036A1 - Verfahren zur wiederverwendbarmachung von mit pcb und anderen umweltschaedlichen rueckstaenden belasteten transformatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederverwend­ barmachung von mit PCB- und anderen umweltschädlichen Rückständen belasteten Transformatoren.

Bei Transformatoren mit Flüssigkeitskühlung war es lange Zeit üblich, als Kühlflüssigkeit polychlorierte Biphe­ nyle (PCB) zu verwenden, da diese über für den genannten Zweck vorteilhafte Eigenschaften, wie thermische Stabi­ lität, hohe Dielektrizitätskonstanten und flammhemmende Wirkung verfügen. Inzwischen wurde die Produktion von PCB z. B. in den USA und in der Bundesrepublik Deutsch­ land eingestellt, da die Herstellung und Verwendung von PCB aufgrund der hohen Toxizität und Persistenz ein untragbares Umweltrisiko darstellt. PCB-haltige Abfälle, dazu zählen auch aus dem Betrieb genommene Transformato­ ren, müssen als Sondermüll behandelt werden. Da bisher keine Möglichkeit besteht, mit PCB- und anderen Rück­ ständen belastete Transformatoren ohne deren Zerstörung von den Rückständen zu befreien, werden diese üblicher­ weise komplett auf Sondermülldeponien, z. B. in ehemali­ gen Bergwerken, gelagert. Diese Art der Beseitigung ist sehr unwirtschaftlich, da an sich funktionsfähige Trans­ formatoren unter hohen Transport- und Lagerungskosten deponiert werden. Zudem stellt diese Deponierung keine Beseitigung der umweltschädlichen Rückstände, sondern nur eine Verlagerung mit ungewisser Langzeitsicherheit dar.

Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Wiederverwendbarmachung von mit PCB- und anderen umwelt­ schädlichen Rückständen belasteten Transformatoren anzu­ geben, mit welchem die Rückstände aus dem Transformator vollständig entfernt werden und nach dessen Anwendung der Transformator ohne weiteres wieder einsetzbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Wiederverwendbarmachung von mit PCB­ und anderen umweltschädlichen Rückständen belasteten Transformatoren, bei welchem

• - ein die Rückstände lösendes flüssiges Lösungsmittel in den Transformator eingebracht wird,
• - das Lösungsmittel und/oder der Transformator in Ultra­ schall-Schwingungen versetzt werden und
• - die in das Lösungsmittel überführten Rückstände zusam­ men mit dem Lösungsmittel aus dem Transformator ent­ fernt werden, bis eine vollständige oder zumindest ausreichende Entfernung der Rückstände erfolgt ist.

Durch dieses Verfahren wird erreicht, daß Rückstände auch aus schwer zugänglichen Bereichen des Transforma­ tors entfernt werden. Insbesondere zu nennen sind hier die aus Isolierstoffen bestehenden Wicklungszwischenla­ gen, in welchen sich die Rückstände im wesentlichen ansammeln. Bei alleiniger Einwirkung eines Lösungsmit­ tels wird lediglich ein sehr geringer Teil der Rückstän­ de gelöst. Erst durch die erfindungsgemäße Kombination der Lösungsmittelanwendung mit der Einwirkung von Ultra­ schall-Schwingungen wird eine vollständige Rückstands­ entfernung ermöglicht. Nach Entfernung des Lösungsmit­ tels und der schädlichen und gefährlichen Rückstände aus dem Transformator kann dieser nach Befüllung mit einer ungefährlichen Kühlflüssigkeit wieder zum Einsatz ge­ bracht werden. Die Aufwendungen für das Verfahren zur Wiederverwendbarmachen betragen dabei nur einen Bruch­ teil der Kosten für einen neuen Transformator, so daß das Verfahren sowohl sehr umweltfreundlich als auch wirtschaftlich ist.

In einer möglichen Ausgestaltung des Verfahrens ist vor­ gesehen, daß die Ultraschall-Schwingungen durch wenig­ stens einen im Inneren des Transformators in das Lösungs­ mittel eingetauchten Ultraschall-Schwinger erzeugt wer­ den. Dies stellt eine technisch einfach zu realisierende Möglichkeit dar, die erforderlichen Ultraschall-Schwin­ gungen zu erzeugen. Da Ultraschall-Schwingungen in Flüs­ sigkeiten nur wenig gedämpft werden, ist eine ausreichen­ de Schallausbreitung sichergestellt. Je nach Größe des Transformators und der Schallenergieabgabe des Schwin­ gers können auch mehrere Schwinger in einem Transforma­ tor angeordnet werden, die z. B. an unterschiedlichen Stellen oder in unterschiedliche Richtungen abstrahlen.

Eine andere mögliche Ausgestaltung des Verfahrens be­ steht darin, daß der Transformator oder zumindest seine mit Rückständen belasteten Teile in eine mit Lösungsmit­ tel gefüllte, in Ultraschall-Schwingungen versetzbare Wanne eingetaucht werden. Dies stellt zwar einen etwas höheren technischen Aufwand dar, stellt jedoch sicher, daß eine allseitige Beschallung des Transformators mit einer hohen Energie möglich ist, da keine räumlichen Beschränkungen für die Anordnung von Ultraschall-Schwin­ gern bestehen. Schließlich kann hier, falls erforderlich oder nützlich, auch noch zusätzlich im Inneren des Transformators, wie oben bereits beschrieben, wenigstens ein Ultraschall-Schwinger angeordnet werden. Weiterhin wird zweckmäßig für eine Umwälzung des Lösungsmittels zwischen dem Inneren des Transformators und der Wanne gesorgt.

Unabhängig von der Art und vom Ort der Ultraschall- Erzeugung ist es von Vorteil, daß kontinuierlich mit Rückständen angereichertes Lösungsmittel aus dem Trans­ formator bzw. der Wanne abgezogen und frisches Lösungs­ mittel in den Transformator bzw. die Wanne eingeleitet wird. Hierdurch wird eine ständig hohe Aufnahmefähigkeit des Lösungsmittels für Rückstände sichergestellt, was deren gründlicher und vollständiger Entfernung zugute­ kommt. Eine mangelhafte Lösungswirkung durch lokale Sättigung des Lösungsmittels wird so sicher verhindert.

Da für das Verfahren geeignete Lösungsmittel ebenfalls, wenn auch in geringerem Maße, umweltbelastend sind und um die Kosten für deren Beschaffung und Beseitigung möglichst niedrig zu halten, ist es zweckmäßig, daß das Lösungsmittel im Kreislauf geführt wird und daß die gelösten Rückstände im Verlauf des Kreislaufes aus dem Lösungsmittel extrahiert werden. Damit wird das Lösungs­ mittel nicht nur einmal, sondern theoretisch endlos verwendet. Für in der Praxis auftretende geringe Ver­ luste sind dem Kreislauf lediglich geringe Mengen an frischem Lösungsmittel zuzufügen. In diesem Kreislauf kann das Lösungsmittel problemlos in einem geschlossenen System geführt werden, so daß Umweltgefährdungen wei­ testgehend vermieden werden.

Bevorzugt erfolgt die Extraktion der Rückstände aus dem Lösungsmittel durch Verdampfung des Lösungsmittels und getrennten Abzug des Lösungsmitteldampfes und der ange­ reicherten Rückstände, wobei der Lösungsmitteldampf nach Kondensation dem Kreislauf wieder zugeführt wird. Hier­ bei wird das Lösungsmittel vorzugsweise durch Wärmezu­ fuhr verdampft, da die zu extrahierenden Rückstände eine hohe thermische Beständigkeit aufweisen, und so keine Gefahr besteht, daß diese in nennenswertem Maße mitver­ dampft werden. Die Rückstände werden als flüssiges Kon­ zentrat gewonnen, das in Form eines hoch angereicherten Gemisches von Lösungsmittelresten und Rückständen geson­ dert abgezogen werden kann. Dieses Konzentrat, dessen Men­ ge im Vergleich zu einem vollständigen Transformator in Volumen und Masse verschwindend gering ist, kann anschlies­ send, wie bekannt, einer Verbrennung bei hoher Temperatur (T 1200°C) zugeführt werden, um die Rückstände in ungefährliche, einfache chemische Verbindungen oder ein­ zelne Elemente zu zerlegen und so endgültig zu beseitigen.

Zur Erzielung einer günstigen Energiebilanz bei einer Verdampfung und Kondensation und zur Sicherstellung einer sauberen Trennung von Lösungsmittel und Rückstän­ den werden für das Verfahren bevorzugt niedrig siedende organische Lösungsmittel verwendet werden. Besonders geeignet für eine Verwendung im vorliegenden Verfahren sind n-Pentan und Hexan. In beiden Lösungsmitteln sind die infrage kommenden Rückstände gut löslich und die Siedepunkte liegen mit 36°C (n-Pentan) bzw. 68,7°C (Hexan) vorteilhaft niedrig, aber doch oberhalb des Bereiches von zu erwartenden Umgebungstemperaturen.

Ein bevorzugtes Ablaufbeispiel des Verfahrens wird im folgenden anhand einer Zeichnung beschrieben. Die ein­ zige Figur der Zeichnung zeigt das Ablaufbeispiel des Verfahrens in Form eines Blockdiagramms.

Wie aus der Figur ersichtlich ist, beinhaltet das darge­ stellte Ablaufbeispiel des Verfahrens drei wesentliche Schritte, nämlich die Durchspülung eines Transformators mit Lösungsmittel, die Verdampfung des mit Rückständen angereicherten Lösungsmittels sowie die Kondensation des Lösungsmitteldampfes mit anschließender Rückführung des Lösungsmittels in den Transformator.

Das in den Transformator geförderte frische Lösungsmit­ tel durchspült diesen unter der gleichzeitigen Einwir­ kung von Ultraschallschwingungen, welche hier von einem in das Innere des Transformators eingebrachten Ultra­ schall-Schwinger erzeugt werden, welcher von einem Ul­ traschall-Generator gespeist wird. Während des Durch­ strömens des Transformators reichert sich das Lösungs­ mittel mit gelösten Rückständen aus dem Inneren des Transformators an. Nach dem Abzug des mit Rückständen angereicherten Lösungsmittels aus dem Transformator wird dieses Gemisch einem Verdampfer zugeführt. In diesem wird das niedrig siedende Lösungsmittel durch Wärmezu­ fuhr verdampft und abgezogen. Durch die Verdampfung des Lösungsmittels reichern sich die Rückstände als Konzen­ trat im Verdampfer an und werden aus diesem kontinuier­ lich oder periodisch gesondert abgezogen. Nach dem Ab­ ziehen können die Rückstände einer an sich bekannten Verbrennung bei hoher Temperatur oder Deponierung zuge­ führt werden.

Der abgezogene Lösungsmitteldampf wird einem Kondensator zugeführt, in welchem der Dampf wieder zu flüssigem, weitestgehend reinem Lösungsmittel kondensiert wird. Aus dem Kondensator wird das Lösungsmittel mit Hilfe einer Pumpe wieder zum Transformator gefördert, so daß der Kreislauf geschlossen ist.

Geringe Lösungsmittelverluste, die beim Abzug des Rück­ standskonzentrats entstehen, werden aus einem Lösungs­ mittelvorrat ausgeglichen. Der beschriebene Kreislauf wird so lange betrieben, bis die Rückstände vollständig oder zumindest ausreichend aus dem Transformator ent­ fernt sind.

Bei der technischen Realisation des Verfahrens können die beschriebenen Stationen als in sich geschlossene Einheiten ausgeführt werden, die über geeignete Leitun­ gen miteinander verbunden werden. Hierdurch wird ein vollständig geschlossener Kreislauf gebildet, der eine gefahrlose Durchführung des Verfahrens erlaubt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Wiederverwendbarmachung von mit PCB- und anderen umweltschädlichen Rückständen belasteten Transformatoren, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Rückstände lösendes flüssiges Lösungsmit­ tel in den Transformator eingebracht wird,
daß das Lösungsmittel und/oder der Transformator in Ultraschall-Schwingungen versetzt werden und
daß die in das Lösungsmittel überführten Rückstände zusammen mit dem Lösungsmittel aus dem Transformator entfernt werden, bis eine vollständige oder zumindest ausreichende Entfernung der Rückstände erfolgt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Schwingungen durch wenigstens einen im Inneren des Transformators in das Lösungs­ mittel eingetauchten Ultraschall-Schwinger erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator oder zumindest seine mit Rück­ ständen belasteten Teile in eine mit Lösungsmittel gefüllte, in Ultraschall-Schwingungen versetzbare Wanne eingetaucht werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß kontinuierlich mit Rückständen angereichertes Lösungsmittel aus dem Transformator bzw. der Wanne abgezogen und frisches Lösungsmittel in den Transformator bzw. die Wanne eingeleitet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Lösungsmittel im Kreislauf geführt wird und daß die gelösten Rückstände im Ver­ lauf des Kreislaufes aus dem Lösungsmittel extrahiert werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Extraktion der Rückstände aus dem Lösungsmittel durch Verdampfung des Lösungsmit­ tels und getrennten Abzug des Lösungsmitteldampfes und der angereicherten Rückstände erfolgt, wobei der Lösungsmitteldampf nach Kondensation dem Kreislauf wieder zugeführt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein oder mehrere niedrig siedende organische Lösungsmittel verwendet werden.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Lösungsmittel n-Pentan oder Hexan ist.