JP2010142757A - Ｐｃｂに汚染された柱上変圧器内部部材の無害化装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】柱上変圧器の内部部材から、ＰＣＢ油を効率良く誘導加熱して分離する。
【解決手段】柱上変圧器の内部部材ＡからＰＣＢ油を加熱分離して内部部材を無害化する。内部に内部部材Ａを移動させるコンベア４ａ〜４ｃを備えた投入室１、加熱室２、及び冷却室２を直列に、順に配置する。各室１〜３の間と、装置の外部と投入室１及び冷却室３の間をそれぞれダンパ５ａ〜５ｄで仕切る。投入室１、加熱室２、冷却室３には、それぞれガスの供給口１ａ〜３ａと排出口１ｂ〜３ｂを設ける。加熱室２には、内部部材Ａを加熱するコイル６ａを有する誘導加熱装置６を、冷却室３には、加熱処理で高温となった内部部材Ａを冷却する低温流体の供給配管７ａ及び噴霧ノズル７ｂを、それぞれ設ける。各室１〜３を不活性ガスで満たしつつ、大気圧よりも低い所定の圧力に保って加熱処理と冷却処理を行う。
【効果】昇温速度が速くなり、かつ処理速度も速くなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポリ塩化ビフェニル（以下、ＰＣＢという。）を含む絶縁油（以下、ＰＣＢ油という。）を含浸する柱上変圧器の内部部材を無害化する装置、及びこの装置を使用した無害化方法に関するものである。

従来、有機塩素化合物であるＰＣＢは、高い絶縁性によって電気絶縁油として電気機器に広く利用されていたが、その反面、ＰＣＢの持つ有害性によって、１９７２年に生産が中止された。

その後、紆余曲折を経て、２００１年になって、ようやく「ＰＣＢ廃棄物の適正な処理の推進に関する特別措置法」の施行など、行政の対応も本格化し、処理が進められるようになってきた。

ＰＣＢ油は、高濃度と低濃度の二種類に分類して処理が進められている。このうち、全国で２×１０⁷ kgを超える保有量が見込まれる高濃度ＰＣＢ油を含有する柱上変圧器やコンデンサなどの電気機器（以下、汚染トランスなどという。）は、全国５箇所に設置された日本環境安全事業株式会社で処理が進められている。

一方、電気絶縁油の再生など、何らかの原因でごく微量のＰＣＢが混入した電気絶縁油を使用した「低濃度ＰＣＢ油」は、主に柱上変圧器に使用されており、全国の保有量が合計４×１０⁶台にものぼる。この「低濃度ＰＣＢ油」は、主に保有している事業主体である電力会社などにおいて、自家処理が進められている。

これらのＰＣＢ油は、汚染トランスなどからのＰＣＢ油の分離処理と、分離済みＰＣＢ油の分解処理による無害化の二段階で行われている。

このうち、日本環境安全事業株式会社において実施されている高濃度ＰＣＢ油の処理方法には、分離技術として洗浄法、真空加熱法が、また分解技術として水熱酸化分解法、金属ナトリウム分散体法などがある。

また、主に電力会社などにおいて実施されている低濃度ＰＣＢ油の処理方法は、分離技術は高濃度ＰＣＢ油と同様の洗浄法が主流となっており、分解技術はアルカリ触媒分解法や有機アルカリ金属分解法が採用されている。

また、特許文献１では、誘導加熱による加熱方式を採用した処理方法が提案されている。
特開２０００−３０８８７４号公報

上述のＰＣＢ油の処理は、前記特別措置法に定めた処理期限である２０１６年までに処理することが義務付けられている。しかしながら、高濃度ＰＣＢ油、低濃度ＰＣＢ油ともに、処理装置のトラブルなどによって計画通りに進んでいないのが実情である。

特にＰＣＢを汚染トランスなどから分離する技術に関して、洗浄法は人件費が嵩む上にＰＣＢ油が混入した多量の洗浄液が発生し、分解工程に供する汚染液が増大することが問題になっている。

また、真空加熱法は、間接加熱方式であるために昇温速度が遅く、また、バッチ処理であり加熱と冷却を同じ空間で行うために処理速度が遅くなることが問題となっている。

このような状況においても、特に汚染トランスを構成する鉄芯やコイルの内部に浸透したＰＣＢ油の除去が困難であるために、現状ではこれらの洗浄法と真空加熱法に頼らざるを得ないのが実情である。

また、特許文献１に開示された誘導加熱による処理方式は、迅速な昇温が実現できると予想されるが、本技術における螺旋型のばね状に巻いたソレノイド型コイルでは、加熱対象物の部位によって昇温速度に差が生じて対象物全体の均一加熱が難しい。従って、誘導加熱による加熱分離では、それぞれ加熱対象物の形状に適したコイルを適用する必要がある。

本発明が解決しようとする問題点は、真空加熱分離法の場合は処理速度が遅くなり、螺旋型のばね状に巻いたソレノイド型コイルを使用した誘導加熱法の場合は、均一加熱が難しいという点である。

本発明のＰＣＢに汚染された柱上変圧器内部部材の無害化装置は、
ＰＣＢ油を含浸する柱上変圧器の内部部材を、誘導加熱によって効率良く内部部材からＰＣＢ油を加熱分離して無害化処理を行えるようにするために、
内部に前記内部部材を移動させるコンベアを備えた投入室、加熱室、及び冷却室を直列に、順に配置し、これら各室の間と、装置の外部と前記投入室及び前記冷却室の間をそれぞれダンパで仕切ると共に、
前記の投入室、加熱室、冷却室には、それぞれガスの供給口と排出口を設け、かつ、前記加熱室には、前記内部部材を加熱するコイルを有する誘導加熱装置を、また前記冷却室には、加熱処理で高温となった前記内部部材を冷却する低温流体の供給配管及び噴霧ノズルを、それぞれ設けたことを最も主要な特徴としている。

本発明の無害化装置を使用してＰＣＢに汚染された柱上変圧器内部部材を無害化する場合は、
前記の投入室、加熱室、冷却室の内部をそれぞれ不活性ガスで満たしつつ、各室内の圧力を大気圧よりも低く、かつ加熱室の圧力は投入室及び冷却室よりも低く制御して絶縁油の系外への漏洩と、加熱室内で揮散した絶縁油が投入室及び冷却室に漏洩するのを防止しながら、
コンベアにより投入室から移動してきた内部部材を加熱室で誘導加熱し、
加熱後は、内部部材をコンベアにより冷却室へ移動させて、低温流体により常温まで冷却し、冷却室内のガス中のポリ塩化ビフェニルが不活性ガスにより完全に置換した後に内部部材を取り出せばよい。これが本発明のＰＣＢに汚染された柱上変圧器内部部材の無害化方法である。

このような本発明によれば、同一のコイルを使用した誘導加熱によって内部部材を直接加熱するので、昇温速度が速くなる。また、加熱処理と冷却処理を別に行うので、処理速度が速くなる。

上記の本発明において、誘導加熱装置のコイルを、コンベアの一方側方に、直列に複数設置した場合は、一度に複数の内部部材を処理することができる。また、誘導加熱装置のコイルをコンベアの両側に設置した場合は、加熱速度が２倍になる。

また、上記の本発明において、冷却室での冷却に使用する低温流体は内部部材を冷却できるものであれば何ら限定されないが、例えば水や低温の不活性ガスを使用することが望ましい。

本発明によれば、ＰＣＢに汚染された柱上変圧器内部部材を無害化処理するに際し、同一のコイルを使用した誘導加熱によって内部部材を直接加熱するので、昇温速度が速くなる。また、加熱処理と冷却処理を別に行うので、処理速度が速くなる。

以下、本発明を実施するための最良の形態と共に各種の形態を、添付図面を用いて詳細に説明する。
図１はＰＣＢ油を含浸する柱上変圧器の内部部材を無害化する本発明装置の構造を説明する概略図である。

図１において、１は投入室、２は加熱室、３は冷却室であり、投入室１、加熱室、冷却室３の順に直列に配置されている。そして、これらの各室１，２，３の内部には、隣接する加熱室２又は冷却室３、或いは装置外に、内部部材を移動させるコンベア４ａ〜４ｃを配置すると共に、ガスの供給口１ａ〜３ａと排出口１ｂ〜３ｂを設けている。

また、装置外部と投入室１の間、投入室１と加熱室２の間、加熱室２と冷却室３の間、冷却室３と装置外部の間は、それぞれダンパ５ａ〜５ｄで仕切り、各供給口１ａ〜３ａから各室１〜３に供給したガスが、隣室或いは装置外へ漏洩しないようになっている。

ところで、前記加熱室２には、内部部材を加熱する誘導加熱装置６を設けている。
この誘導加熱装置６は、加熱室２内に配置され、コンベア４ｂ上を移動する内部部材を加熱するコイル６ａと、このコイル６ａに装置外部の高周波電流発生装置６ｂで発生させた高周波電流を供給する導入ケーブル６ｃ及び端子６ｄとから構成されている。

前記コイル６ａは、例えば同一平面内で中空銅管を円盤状に巻き付けた形状で、コイル冷却水供給ユニット６ｅから冷却水を導入できるようになっている。また、前記コイル６ａは、耐熱被覆が施されており、前記端子６ｄから取り外しが可能な構造と成されている。

また、前記加熱室２の壁面の外周全域には電気ヒータ８を設置し、ＰＣＢの凝縮温度以上まで加熱室２の内部を加熱できるようにしている。

一方、前記冷却室３には、前記加熱室２における加熱処理で高温となった内部部材を冷却する低温流体、例えば冷却水の供給配管７ａ及び噴霧ノズル７ｂが設けている。このように冷却水で内部部材を冷却する場合は、急速な冷却が可能になる。

本発明装置は上記のような構成を有しており、この本発明装置を使用してＰＣＢ油を含浸する柱上変圧器の内部部材を無害化するには、以下のように行う。

（装置の起動）
前記の投入室１、加熱室２、冷却室３にそれぞれの供給口１ａ，２ａ，３ａ から例えばＮ₂ガスを供給して各室１〜３内をＮ₂ガスに置換し、それぞれの排出口１ｂ，２ｂ，３ｂの後段に設置した例えば誘引ファンにより、各室１〜３内の圧力を一定に調整する。

投入室１と冷却室３の圧力は、大気圧よりも若干低く設定し（例えば−０．１kPaG）、ガスが室外に漏洩しないようにする。また、加熱室２の圧力は、投入室１及び冷却室３よりも低く設定し（例えば−０．５kPaG）、加熱室２内で揮散したＰＣＢ油が投入室１及び冷却室３に漏洩しないようにする。

また、電気ヒータ８により、加熱室２を内部部材の処理温度（例えば５００℃）まで、昇温する。

（加熱処理）
装置外部と投入室１の間のダンパ５ａを開け、図２に示すように、投入室１のコンベア４ａ上に被加熱物であるＰＣＢ油を含浸する柱上変圧器の内部部材Ａをセットする。

このコンベア４ａへのセットに際し、コイル６ａから発生する磁束を吸収せず、内部部材Ａを安定した状態でセットするために、例えば図３に示すようなセラミック製の台座Ｂに載せる。

次に、投入室１と加熱室２の間のダンパ５ｂを開け、コンベア４ａを駆動して内部部材Ａを投入室１から加熱室２に移動させる。その後、ダンパ５ｂを閉じ、高周波電流発生装置６ｂの電源を入れ、加熱室２で内部部材Ａを所定時間加熱する（図４参照）。

前記加熱により、内部部材Ａから揮発したＰＣＢを含むガスは、排出口２ｂから排出される。所定時間加熱した後は、加熱室２と冷却室３の間のダンパ５ｃを開け、コンベア４ｂを駆動して内部部材Ａを加熱室２から冷却室３に移動させる。なお、この時、冷却室３はＮ₂ガスで満たされている。

（冷却処理）
冷却室３では、供給配管７ａを介して噴霧ノズル７ｂに冷却媒体である水を供給し、噴霧ノズル７ｂから内部部材Ａに向けて水を噴霧して内部部材Ａを冷却する。そして、内部部材Ａが常温まで降温したら、冷却室３内のガス中のＰＣＢが不活性ガスにより完全に置換した後に、冷却室３と装置外部の間のダンパ５ｄを開けて内部部材Ａを取り出す。

このような本発明によれば、加熱室２では、コイル６ａを使用した誘導加熱によって内部部材Ａを直接加熱するので、昇温速度が速くなる。また、加熱処理後の内部部材Ａは冷却室３で冷却し、加熱処理と冷却処理を別に行うので、全体の処理速度が速くなる。

本発明は、図１〜図４で示した実施例の限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

例えば図５に示すように、誘導加熱装置６のコイル６ａを、コンベア４ｂの一方側方に、直列に複数設置し、一度に複数の内部部材Ａを加熱処理するものでも良い。

また、図６に示すように、誘導加熱装置６のコイル６ａを、コンベア４ｂの両側に設置したものでも良い。この場合、２倍の速度で内部部材Ａを加熱することができる。

さらに、図７のように、誘導加熱装置６のコイル６ａを、コンベア４ｂの両側に、直列に複数設置したものでも良い。

これらの場合、図５〜図７では、高周波電流発生装置６ｂ、導入ケーブル６ｃ、端子６ｄ、図５，７では省略したがコイル冷却水ユニット６ｅの全てを、コイル６ａと同数設置しているが、高周波電流発生装置６ｂは一つとしても良い。

また、冷却室３で使用する低温流体として、不活性ガスを使用しても良い。この場合、冷却水を使用する場合のように、タール等の加熱生成物と水の混合物等の汚染排水が発生することがない。

ＰＣＢ油を含浸する柱上変圧器の内部部材を無害化する本発明装置の構造を説明する概略図で、（ａ）は平面型見た図、（ｂ）は側面から見た図、（ｃ）は（ｂ）図のＣ−Ｃ断面図である。 ＰＣＢ油を含浸する柱上変圧器の内部部材を無害化する本発明装置の投入室に内部部材を設置した状態を側面から見た図である。 セラミック台座とコンベアの設置方法を説明する図で、（ａ）は平面から見た図、（ｂ）は側面から見た図である。 加熱室における加熱状態を説明する側面から見た図である。 加熱室における第２の加熱状態を説明する平面から見た図である。 加熱室における第３の加熱状態を説明する平面から見た図である。 加熱室における第４の加熱状態を説明する平面から見た図である。

符号の説明

１ 投入室
１ａ 供給口
１ｂ 排出口
２ 加熱室
２ａ 供給口
２ｂ 排出口
３ 冷却室
３ａ 供給口
３ｂ 排出口
４ａ〜４ｃ コンベア
５ａ〜５ｄ ダンパ
６ 誘導加熱装置
６ａ コイル
７ａ 供給配管
７ｂ 噴霧ノズル

Claims (5)

1. ポリ塩化ビフェニルを含む絶縁油を含浸する柱上変圧器の内部部材から前記絶縁油を加熱分離して内部部材を無害化する装置であって、
   内部に前記内部部材を移動させるコンベアを備えた投入室、加熱室、及び冷却室を直列に、順に配置し、これら各室の間と、装置の外部と前記投入室及び前記冷却室の間をそれぞれダンパで仕切ると共に、
   前記の投入室、加熱室、冷却室には、それぞれガスの供給口と排出口を設け、かつ、前記加熱室には、前記内部部材を加熱するコイルを有する誘導加熱装置を、また前記冷却室には、加熱処理で高温となった前記内部部材を冷却する低温流体の供給配管及び噴霧ノズルを、それぞれ設けたことを特徴とするＰＣＢに汚染された柱上変圧器内部部材の無害化装置。
2. 前記誘導加熱装置のコイルが、コンベアの一方側方に、直列に複数設置されていることを特徴とする請求項１に記載のＰＣＢに汚染された柱上変圧器内部部材の無害化装置。
3. 前記誘導加熱装置のコイルが、コンベアの両側に設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＰＣＢに汚染された柱上変圧器内部部材の無害化装置。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の無害化装置を使用したＰＣＢに汚染された柱上変圧器内部部材の無害化方法であって、
   前記の投入室、加熱室、冷却室の内部をそれぞれ不活性ガスで満たしつつ、各室内の圧力を大気圧よりも低く、かつ加熱室の圧力は投入室及び冷却室よりも低く制御して絶縁油の系外への漏洩と、加熱室内で揮散した絶縁油が投入室及び冷却室に漏洩するのを防止しながら、
   コンベアにより投入室から移動してきた内部部材を加熱室で誘導加熱し、
   加熱後は、内部部材をコンベアにより冷却室へ移動させて、低温流体により常温まで冷却し、冷却室内のガス中のポリ塩化ビフェニルが不活性ガスにより完全に置換した後に内部部材を取り出すことを特徴とするＰＣＢに汚染された柱上変圧器内部部材の無害化方法。
5. 冷却室での冷却に使用する低温流体が水又は低温の不活性ガスであることを特徴とする請求項４に記載のＰＣＢに汚染された柱上変圧器内部部材の無害化方法。

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