DE4427748C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Transformatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von insbesondere mit PCB-kontaminierten Transfor­ matoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 8. Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind bekannt durch die DD-WP 103 086 bzw. die DE 37 40 067 C2.

Bislang wurden Transformatoren anstelle von Öl mit polychlo­ rierten Biphenylen (PCB) gefüllt, was wegen der Entwicklung von Dioxinen umweltschädlich und in zahlreichen Ländern nicht mehr zulässig ist. Da sauberes Transformatorenöl nicht mit PCB verunreinigt werden darf, können die mit PCB belasteten Trans­ formatoren nicht mit sauberem Transformatorenöl gespült wer­ den. Bei Transformatoren mit mehr als 1000 ppm PCB würde ein einfacher Spülvorgang nicht ausreichen, da PCB insbesondere aus den Holzteilen in den Transformatoren nicht zufrieden­ stellend entfernt werden kann. Weiterhin dürfen Transfor­ matoren mit über 2000 ppm PCB nicht mehr gespült werden. Aus diesen Gründen müssen die mit PCB kontaminierten Transfor­ matoren teuer entsorgt bzw. in Salzstöcken endgelagert werden.

Es sind zahlreiche Verfahren bekannt, mittels PCB-Lösungs­ mitteln, wie Petroläther oder anderen leicht siedenden Kohlen­ wasserstoffen und unter Zuhilfenahme von Ultraschallgene­ ratoren derartige mit PCB kontaminierte Transformatoren zu reinigen.

So werden beispielsweise gemäß DE 37 40 067 C2 die zerlegten Einzelteile eines kontaminierten Transformators in einem Lö­ sungsmittelbad mit Ultraschall behandelt und in diesem Bad hin- und herbewegt, wobei das Lösungsmittel auch stufenweise erwärmt werden kann. Dieses Verfahren ist zeitraubend, weil die Transformatoren auseinandergenommen und deren Teile zu der Reinigungsanlage transportiert werden müssen; anschließend müssen die Transformatoren wieder zusammengesetzt werden.

Aus der DD-WP 1 03 086 ist ein Verfahren zur Regenerierung des Isolationssystems von elektrischen Apparaten, insbesondere Transformatoren, sowie eine hierfür geeignete Vorrichtung bekannt, die zum Verdampfen bzw. Reinigen leichtflüchtiger Lösungsmittel mit in einem Heizbad angeordneten Wärmeaustauscher­ rohren geeignet ist. Bei dieser Vorrichtung werden Halogen- Kohlenwasserstofflösungsmittel in einem Verdampfer erhitzt und über einem Dampfüberhitzer zur Vermeidung einer vorzeitigen Kondensation überhitzt und über mehrere Eintrittsstufen am Boden des Transformators direkt in diesen eingespeist. Eine nahezu drucklose Zufuhr der Lösungsmitteldämpfe ist nicht vorgesehen, so daß auch hier mit dem üblichen "Stoßen" bei Erhitzung der eingesetzten Lösungsmittel gerechnet werden muß. Es wird zwar eine Kreislaufführung des Lösungsmittels vorgesehen, jedoch erfolgt die Abscheidung der Schadstoffe nicht im Kreislauf zwischen Verdampfer und Transformator, sondern über ein gesonder­ tes Ableitungssystem. Ein wesentlicher Nachteil dieser Anlage besteht darin, daß sie aufgrund ihrer Dimensionierung nicht auf einem Lkw zur Dekontaminierung elektrischer Apparate vor Ort eingesetzt werden kann.

Nach einem anderen Verfahren gemäß EP-0 221 028 A1 werden die kontaminierten Einzelteile eines Transformators in Auto­ klaven mit Lösungsmitteln behandelt; auch hier bestehen die oben erwähnten Nachteile.

Bei einem weiteren Verfahren gemäß DE 40 19 598 A1 werden kontaminierte Transformatoren hintereinander angeordnet und im Kreislauf mit einem auf unterhalb des Siedepunktes erwärmten Lösungsmittel gespült, getrocknet und danach auseinanderge­ nommen, worauf die Einzelteile einer weiteren Reinigung unter­ worfen werden. Auch bei diesem Verfahren erfolgt die Reinigung des Transformators nicht vor Ort und zeigt die oben erwähnten Nachteile.

Gemäß DE 42 06 308 A1 ist es bekannt, den kontaminierten Transformator nach Spülen mit einem Inertgas und darauffol­ gender Evakuierung mehrmals mit einer Petroleum-Natrium-Dis­ persion mit überschüssigem Natrium zu spülen, wobei die schlammigen Natrium- und Polymerverbindungen im Absetzbehälter aufgefangen und entsorgt werden müssen. Dieses Verfahren ge­ stattet zwar eine vor-Ort-Reinigung, ist aber überaus zeitauf­ wendig und hat den Nachteil, daß neben der Spülflüssigkeit noch erhebliche Mengen Natrium eingesetzt werden müssen, was scharfe Sicherheitsvorkehrungen beim Einsatz des mit Wasser heftig reagierenden Natriums erfordert und weitere Entsor­ gungsprobleme mit sich bringt. Darüber hinaus ist das Ver­ fahren sehr zeitaufwendig.

Gemäß DE 35 40 425 A1 ist es bekannt, die Bodenwanne eines entleerten und gegebenenfalls vorgespülten Transformators mit Lösungsmittel zu beschicken und diese Bodenwanne von außen zu beheizen, wobei die Lösungsmitteldämpfe an den kontaminierten Teilen des Transformators kondensieren und zusammen mit dem PCB in die Bodenwanne abtropfen, aus welcher das mit PCB ange­ reicherte Lösungsmittel abgelassen wird. Ein derartiges Ver­ fahren, das zwar vor Ort durchgeführt werden kann, ist überaus langwierig und wegen der Erhitzung der Bodenwanne und der großen Wärmekapazität des Transformators überaus unwirtschaft­ lich, zumal da die Kondensation bei längerer Aufheizung der Bo­ denwanne kaum oder gar nicht erfolgt. Nur wenige Transfor­ matoren stehen in einer hierfür benötigten Wanne.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einmal ein neues Verfahren zum Reinigen von mit PCB kontaminierten Transfor­ matoren vorzuschlagen, das schnell, einfach und ins­ besondere vor Ort durchzuführen ist; zum anderen wird eine insbesondere zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vor­ richtung vorgeschlagen.

Beim Verdampfen von niedrigsiedenden Lösungsmitteln für die Entfernung von PCB bzw. zum Reinigen von Transformatoren füh­ ren herkömmliche Verdampfer zu Schwierigkeiten; das Lösungs­ mittel geht an der Wärmeaustauschfläche in den Gaszustand über, während im inneren des meist rohrförmigen Wärmeaustau­ schers noch nicht hinreichend aufgeheiztes Lösungsmittel vor­ handen ist. Dieses führt zu einem als "Stoßen" bezeichneten ungleichmäßigen Verdampfen, welches zu erheblichen Schwierig­ keiten führen kann.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wird der in Anspruch 8) näher gekennzeichnete und auch als "kaskadenartig aufgebauter Rohrverdampfer" bezeichnete Ver­ dampfer verwendet.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden; es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung der gesamten An­ lage,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ver­ dampfers,

Fig. 3 eine ebenfalls schematische Darstellung der Vor­ richtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der in Fig. 1 gezeigten schematischen Anordnung wird der Transformator 1 von oben mit Lösungs­ mitteldämpfen beschickt. In eine der Normöffnungen des Trans­ formators wird eine Kühlfalle 6 eingesetzt, die ein Entweichen der Lösungsmitteldämpfe verhindert und gegebenenfalls noch ausgangsseitig durch einen Kohlefilter abgeschlossen wird. In einer weiteren Normöffnung des Transformators ist ein Ultra­ schallgenerator 8 eingesetzt.

Der entleerte bzw. vorgereinigte Transformator wird mit Lö­ sungsmitteldämpfen beschickt, die an den mit PCB verun­ reinigten Einzelteilen im inneren des Transformators konden­ sieren und aus diesem über eine Leitung zu einer Pumpe 3 ge­ führt werden. Diese Pumpe 3 ist eingangsseitig weiterhin mit einem Lösungsmittelbehälter 2 verbunden. Von der Pumpe führt eine Leitung zu dem in einem Heizbad 5 befindlichen kaskadenartig aufgebauten Rohrverdampfer 7, dessen Wärmeaustauscherrohre in einen Zyklon- bzw. Tangentialabscheider 4 führen, um das schwer­ flüchtige PCB abzuscheiden, während die Lösungsmitteldämpfe von dem Verdampfer bzw. aus dem Abscheider wiederum in den Transformator geleitet werden.

Der in Fig. 2 schematisch dargestellte Verdampfer besteht aus Wärmeaustauscherrohren, die in dem Heizbad 5, bei­ spielsweise einem Wasserbad, wie folgt angeordnet sind:
Das bereits im Wasserbad befindliche Zuleitungsrohr 10, wel­ ches beispielsweise einen Durchmesser von 22 mm hat, verzweigt sich, indem es in zwei weitere Austauscherrohre 12 von bei­ spielsweise 15 mm Durchmesser übergeht. Diese nach der ersten Verzweigung im Wasserbad weitergeführten Austauscherrohre 12 gehen nach einer weiteren Verzweigung in Austauscherrohre 14 über, die beispielsweise einen Durchmesser von 12 mm haben. Diese Austauscherrohre 12 gehen nach einer weiteren Verzwei­ gung oder Gabelung in weitere Austauscherrohre 16 über, die beispielsweise nur einen Durchmesser von 9 mm haben. Durch diese Anordnung wird eine sehr viel gleichmäßigere Erwärmung und Verdampfung erzielt. Bei gleichen oder ähnlichen Volumina bzw. Volumenströmen wird die Oberfläche sehr schnell erhöht, um eine schnelle Aufheizung des Lösemittels zu erreichen. Bei Erreichen der Siedetemperatur erfolgt schlagartig eine Vo­ lumenänderung in einem Bereich, dessen Rohrdurchmesser ver­ größert ist. Durch diese Anordnung wird eine Druckerhöhung im System weitgehend unterdrückt. Viele Nachteile der üblichen Rohrverdampfer und deren großer Druck werden somit ausgeschal­ tet. Man kann für jedes zu verdampfendes Medium eine ent­ sprechende Oberflächen- und Volumenoptimierung vornehmen.

Bei der vorliegenden Ausführungsform des Verdampfers münden die nach der dritten Verzweigung vorhandenen Wärme­ austauscherrohre 16 jeweils in Expansionsrohre 18, deren Durchmesser etwa dem des Zuleitungsrohres 10 entspricht. Auch diese Expansionsrohre befinden sich im Heizbad.

Die Expansionsrohre führen zu einem Abscheider 4, vorzugsweise einem Zyklon- oder Tangentialabscheider, in dem das im Kondensat noch mitgeschleppte PCB abgetrennt wird, während die Lösungsmitteldämpfe über Kopf des Abscheiders wiederum in den Transformator geleitet werden.

Da die in Fig. 2 nur schematisch wiedergegebene Anordnung der mehrfach unter Durchmesserverringerung sich aufteilenden Wär­ meaustauscherrohre erheblichen Platz erfordert, ist es sinn­ voll, diese Rohre schlangenförmig anzuordnen.

Fig. 3 zeigt wiederum schematisch eine derartige in einer Ebene aufgefächerte, schlangenförmige Anordnung der Wärmeaus­ tauscherrohre.

Damit der Verdampfer möglichst raumsparend auszubilden ist, wird das Zuleitungsrohr 10 in der Mitte angeordnet, wobei sich die Austauscherrohre 12 nach der ersten Verzweigung ebenfalls in der Mitte des Verdampfers befinden, während die weiteren Austauscherrohre 14 und 16 nach der zweiten bzw. dritten Ver­ zweigung in Schlangenlinien rings um das Zuleitungsrohr 10 und die Austauscherrohre 12 nach der ersten Verzweigung geführt werden, so daß sich insgesamt eine zylin­ derförmige oder zigarrenförmige Anordnung ergibt. Jedes dieser Austauscherrohre 12, 14 und 16 hat einen geringeren Durch­ messer als das vor der Verzweigung oder Gabelung stromaufwärts befindliche Rohr. Das letzte Austauscherrohr 16 geht jeweils in ein Expansionsrohr 18 über, das einen größeren Durchmesser hat.

Der Verdampfer nebst Pumpe und Vorratsbehälter für Lösungsmittel sind derart dimensioniert, daß sie sich auf einem kleineren Lastwagen unterbringen lassen und somit vor Ort an den zu reinigenden Transformator transportiert werden können.

Der von seinem Isolieröl befreite Transformator wird vor­ zugsweise einer Vorreinigung unterworfen, indem er mit Lösungsmitteln vollgepumpt und gleichzeitig einer Ultra­ schallbehandlung ausgesetzt wird. Dieses mit PCB angereicherte Lösungsmittel kann in einem zweiten Behälter gelagert werden und kontinuierlich über den Verdampfer dem Abscheider zugeführt werden.

Bei dem eigentlichen Reinigungsverfahren werden die Lösungs­ mitteldämpfe zuerst direkt vom Verdampfer in den Transformator geführt. Die dort sich an den Einzelteilen des Transformators kondensierenden Lösungsmittel nehmen das PCB auf und werden als mit PCB angereichertes Kondensat aus dem Transformator abgeführt.

Bei einem hohen PCB-Gehalt wird vorzugsweise auch während dieses Verfahrensschrittes der Ultraschallerreger periodisch oder ständig eingeschaltet sein.

Das mit PCB angereicherte Kondensat wird - gegebenenfalls durch Auffrischung mit weiterem Lösungsmittel - wiederum in den Verdampfer geführt und gelangt aus dessen Expansions­ rohren 18 in den Tangentialabscheider 4, aus dem die von PCB befreite Lösungsmitteldämpfe wiederum in den Transformator gelangen. Dieses Verfahren wird im Kreislauf durchgeführt, wobei je nach Größe des Transformators nur etwa 30 bis 50 Liter Lösungsmittel zum Einsatz gelangen. Wenn sich im Ab­ scheider hinreichend PCB angesammelt hat, kann dieses entsorgt werden.

Da das Kondensat quasi selbständig im Kreislauf gereinigt bzw. von PCB getrennt wird, ist es somit möglich, mit dem einmal eingesetzten Lösungsmittel eine größere Anzahl Transformatoren zu reinigen. Eventuell verlorenes Lösungsmittel wird er­ setzt. Während man bislang für jeden Transformator einige hundert Liter sauberes neues Transformatorenöl zum Spülen benötigte und dieses bereits nach einmaligem Gebrauch als Sondermüll teuer entsorgt werden mußte, lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Transformatoren mit geringem Volumen zu Lösungsmittel bearbeiten, welches immer wieder regeneriert und eingesetzt werden kann.

Darüber hinaus läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren mit dem Verdampfer praktisch drucklos betreiben, was er­ heblich zur Sicherheit der Anlage beiträgt.

Claims (9)

1. Verfahren zum Reinigen von entleerten oder vorgereinigten und mit PCB kontaminierten Transformatoren unter Verwendung eines unter Wärmezufuhr mittels eines Rohrverdampfers in den Gaszustand gebrachten PCB-lösenden Kohlenwasserstofflösungs­ mittels, anschließender Kondensation des mit PCB angerei­ cherten KW-Lösungsmittels und Entfernung desselben aus dem Transformator unter Kreislaufführung des Lösungsmittels und gegebenenfalls unter Zumischung frischen Lösungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß die KW-Lösungsmitteldämpfe nahezu drucklos von dem in in einem Heizbad befindlichen Rohrverdampfer, der kaskadenartig derart aufgebaut ist, daß dessen Zufuhrrohr nach mehrmaliger Verzweigung bzw. Vergabelung bei gleichzeitiger Durchmesserverringerung in ebenfalls im Heizbad befindliche jeweilige Austrittsrohre von größerem Durchmesser mündet, über einen Abscheider wieder in den Transformator eingeleitet werden, worauf das mit PCB angereicherte KW-Lösungsmittel- Kondensat aus dem Transformator über den kaskadenartig aufgebauten Rohrverdampfer dem Abscheider zugeführt und die von PCB befreiten Lösungs­ mitteldämpfe der Kreislaufführung unterworfen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator zur Vorreinigung mit einem KW-Lösungsmittel befüllt, einer Ultraschallbehandlung ausgesetzt und anschließend entleert wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man die Kondensation des KW-Lösungsmittels durch einen im oberen Bereich des Transformators auf­ gesetzten Wasserkühler zusätzlich bewirkt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein KW-Lösungsmittel mit einem Siedepunkt zwischen 20 bis 80°C verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als KW-Lösungsmittel ein Gemisch aus Pentan und Hexan oder Petroläther verwendet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den gereinigten Transformator durch Anlegen eines Vakuums und/oder durch Spülen mit einem Inertgas von Lö­ sungsmittelresten befreit.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das Lösungsmittel im Transformator einer Ultraschallbehandlung aussetzt.

8. Vorrichtung zum Verdampfen bzw. Reinigen leichtflüchtiger Lösungsmittel mit in einem Heizbad angeordneten Wärmeaustau­ scherrohren, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Heizbad (5) angeordneten Wärmeaustauscherrohre (16) aus einem Zufuhrrohr (10) bestehen, von welchem kaskadenartig ausgehend nach mehrmaliger Verzweigung bzw. Vergabelung bei gleichzeitiger Durchmesserverringerung sich in ebenfalls im Heizbad befindliche jeweilige Austrittsrohre (18) von größerem Durchmesser anschließen, die ausgangsseitig zu einem Zyklon- oder Tangentialabscheider (4) führen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscherrohre (16) schlangenförmig verlaufen und um das Zuleitungsrohr (10) in der Mittelachse der Vorrichtung derart angeordnet sind, daß der Verdampfer einen etwa kreiszylindrischen oder zigarrenförmigen Raum ein­ nimmt.