JP3789003B2 - ワニス含浸トランス部材からのｐｃｂ含有再生絶縁油の除去方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＣＢ（ポリ塩素化ビフェニル）を含有する再生絶縁油（以下、単に絶縁油と称する。）を使用した配電用柱上トランスの廃棄処理技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＣＢは優れた電気絶縁特性を有するものであるため、過去において電気絶縁体として広く利用されていた。また熱媒体、感圧紙などとしても広く利用されていた。しかしながら、ＰＣＢは使用後廃棄されても分解せず、大気・水・土壌などを汚染し、食品を介して人体に入り、人体でも分解されにくく排泄も遅いため蓄積する。また１９６９年に食用米ぬか油の製造工程でＰＣＢが油に混入し、多数の中毒患者が発生する事件があり、現在、ＰＣＢの製造は禁止されている。
【０００３】
従来、使用済みの配電用柱上トランスは、傾倒抜油した後、有価物として処理業者により鉄類、銅類が回収され、有効再利用されてきた。その分解、解体にはトランスを原形のまま焼却し、残存する鉄類、銅類を回収していたが、ＰＣＢを含有している絶縁油を使用したトランスについては安全な処理方法が確立されるまで使用者の責任として保管することが義務づけられている。その量が膨大なために早期の処理方法の確立が要望されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明は、ＰＣＢを含有する絶縁油を使用したワニス含浸トランスを対象としてトランス部材より絶縁油とともにＰＣＢを検出されない程度まで除去し、当該物を有価物として処理する技術を提供することにある。本発明はまた、この処理技術における最適運転条件について提示することにより、複雑な操作を必要とせずかつ効率的にトランス部材より絶縁油とともにＰＣＢを除去する技術を提供することにある。本発明はさらに、ＰＣＢが大気に放出されることなく安全にかつ安定に処理を行なえる処理技術を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決する本発明は、ＰＣＢを含有する絶縁油を使用したワニス含浸トランス部材からのＰＣＢ含有絶縁油の除去方法であって、当該トランス部材から予め吸引ないし滴下抜油した後、トランス部材を真空加熱炉に入れ、当該真空加熱炉を温度１９０〜２１０℃、真空度０．０５Ｔｏｒｒ以下に設定し、この設定条件下に１０時間以上保持することによりトランスの構成部材から絶縁油とともにＰＣＢを蒸発除去し、ＰＣＢ含有絶縁油の除去されたトランス部材を有価物として利用することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、ＰＣＢを含有する絶縁油を使用したワニス含浸トランス部材からのＰＣＢ含有絶縁油の除去方法であって、当該トランス部材から予め吸引ないし滴下抜油した後、トランス部材を原姿のまま真空加熱炉に入れ、加熱、減圧することによりトランスの構成部材から絶縁油とともにＰＣＢを蒸発除去し、その後、処理されたワニス含浸トランス部材を解体し、紙・木類からなる部材を、他の部材と分離し、再度真空加熱炉に入れ、加熱、減圧処理を行うようにしている。この場合、ＰＣＢないし絶縁油の除去が比較的困難なこれらの材質からなる部材においても良好な除去が行なえかつ解体処理時の安全性が確保される故に望ましいものである。
尚、前記真空加熱炉は、温度１９０〜２１０℃、真空度０．０５Ｔｏｒｒ以下に設定され、この設定条件下に１０時間以上保持されることが望ましい。
【０００７】
本発明の上記除去方法においてはさらに、前記真空加熱炉が、その排気系に冷却手段および気液分離手段を備えてなり、前記真空加熱炉においてトランスの構成部材より蒸発除去された絶縁油およびＰＣＢは、当該冷却手段を通過することにより冷却液化され、さらに気液分離されることにより、大気中にＰＣＢが放出されないものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
本発明は、配電用柱上ワニス含浸トランスを処理対象物として、真空加熱分離方式によりトランス部材よりＰＣＢを絶縁油とともに蒸発除去し、トランス部材を有価物として有効利用するものである。
【００１１】
本発明の除去方法においては、まず、配電用柱上ワニス含浸トランスの廃物からできる限りＰＣＢを含有する絶縁油を吸引ないし滴下抜油する。例えばワニス含浸トランスの廃物を原姿のままポンプ等の吸引装置によりある程度ＰＣＢ含有絶縁油を抜油した後、さらに傾倒して滴下抜油する。滴下抜油処理の条件としては、特に限定されるものではないが、約３０〜５０℃、代表的には例えば約４０℃にて、１２〜２４時間、代表的には例えば約１６時間程度保持することが好ましい。なお、上記ではトランスの廃物を原姿のまま処理することを例示したが、トランスを構成する部材を一部ないし全部解体して処理することも可能である。
【００１２】
続いて、このようにして、ＰＣＢを含有する絶縁油を吸引ないし滴下抜油されたトランスないしトランス部材を真空加熱炉に入れ、加熱、減圧することによりトランス部材に残留する絶縁油およびＰＣＢを蒸発除去する。真空加熱炉における処理条件は、鉄類、銅類、磁器類、紙木類等のトランス構成部材に残留するＰＣＢ量を例えば底質調査法（昭和６３年、環水管１２７号、定量下限値０．０５ｍｇＰＣＢ／ｋｇ部材）を準用して測定することによって、これらの部材でほぼ定量下限値未満となる条件が採用される。トランスを原姿のまま処理し、鉄類、銅類、磁器類、ガスケットの各部材におけるＰＣＢ残量を定量下限値未満で、除去率として９９％以上を可能とする条件としては、真空加熱炉を温度１９０〜２１０℃、真空度０．０５Ｔｏｒｒ以下に設定し、トランス中心部の温度が前記設定温度に達してから１０時間程度保持することである。なお、保持時間をより延長化して１０時間以上とすれば、ＰＣＢ除去率がより高まることが期待できるが、例えば４０時間を越えて処理しても、処理時間が延長化されて処理効率が低下する割に除去率の向上があまり期待できない。ゆえに、１０〜１２時間程度の処理で十分である。
【００１３】
なお、ワニス含浸トランス部材を原姿のまま上記のような条件下で真空加熱処理を行なった場合、紙・木類からなる部材については、定量下限値未満から数ｍｇ／ｋｇ程度の残留ＰＣＢが観測されるため、真空加熱処理後に解体し、鉄類、銅類、磁器類、ガスケットと分離した後再度真空加熱処理することにより、確実に残留ＰＣＢ量を定量下限値未満にすることが可能である。このように、一度真空加熱処理した後にトランス部材を解体すれば、ＰＣＢは９９％以上除去されているため作業の安全性は十分に確保できる利点がある。
【００１４】
あるいはまた、真空加熱処理に先立ち、トランスを解体し、紙・木類からなる部材を裁断処理すれば、上記処理条件によって真空加熱処理することにより、これらの部材についても残留ＰＣＢ量を定量下限値未満にすることが可能である。
【００１５】
さらに、金属・磁器類からなる部材のみを対象として絶縁油およびＰＣＢの除去を行なうことを目的とするならば、真空保持時間は１０時間以下でも十分に目的を達成し得る。
【００１６】
そして、このようにして真空加熱炉において蒸発除去された絶縁油およびＰＣＢ成分は、その排気系において冷却、好ましくは冷却コンデンサ等の冷却手段を持って冷却して凝縮させ、その後、気液分離手段により排気ガスから捕集分離回収することにより、大気中にＰＣＢを放出させることなく、安全かつ安定に処理を行なうことができる。なお、気液分離装置としては、特に限定されるものではないが、好ましくは例えば、ジグザク分離板、充填層等を有するミストセパレータ、静電集塵方式のミストコレクター、さらに活性炭その他の吸着剤を配してなる吸着装置等を多段に配して、気液分離することが好ましい。
【００１７】
尚、上述の各例は本発明の好適な実施の形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る真空加熱分離方式によるトランス部材よりのＰＣＢの除去方法の一実施例における処理プロセスを装置工程と共に示すフロー図である。
【００２０】
この実施例においては、供試トランスを原姿のまま処理するものであり、図１に示すように、前処理設備、真空加熱分離設備、絶縁油回収設備及び排気安全対策設備とから成り、そこで以下の前処理工程と、常圧加熱工程と、真空加熱分離工程及び強制冷却工程とが実施される。
【００２１】
（ｉ）前処理工程
供試トランス１から吸引ポンプ２を用いてＰＣＢの含まれている絶縁油をある程度抜油し、絶縁油回収容器３（例えば、ドラム缶）に回収する。次いで、供試トランス１をトランス固定台２７に固定し、１０５度に傾倒させ、供試トランス１に残留する絶縁油を同様に回収容器４に滴下抜油する。さらにトランス固定台２７ごと供試トランス１をコンディショニング室５に入れ、例えば室温を約４０℃まで上げてこれを１６時間程度保持し、ＰＣＢの含まれている絶縁油をできる限り滴下除去し、回収容器６に回収する。
【００２２】
（ｉｉ）常圧加熱工程
上述の前処理を行なった供試トランス１を、真空加熱分離設備の真空加熱炉７にトランス台ごと搬入し、部材中に残留するＰＣＢを含有する絶縁油と共に蒸発除去する。この実施例においては、減圧分離に先立って、温度の上昇を早め真空加熱時間を短縮するため常圧にて加熱する。例えば、常圧で１１０℃程度まで炉内温度を上昇させる。そして、炉内が所定温度に達した後、これを一定時間例えば３０分保持する。尚、真空加熱炉７においても、供試トランス１が傾倒保持されて滴下除去された絶縁油が、回収容器８に回収される構成とされている。
【００２３】
因みに、この実施例に係る装置においては、この真空加熱炉７より導出される排気系９には、真空加熱炉７側より順に遮断弁１０、冷却コンデンサ１１、ミストセパレータ１２、真空ポンプ１３、作動油ミストセパレータ１４が設けられている。さらに冷却コンデンサ１１には、底部ドレン排出弁１５を有して延長された管路１６により回収容器１７に接続されており、またその冷媒管路は、冷却装置１８を有する循環管路１９に接続されている。またミストセパレータ１２にも同様に、底部ドレン排出弁２０を有して延長された管路２１により回収容器２２に接続されている。そして、これらの部材により絶縁油回収設備を構成している。尚、図中の符号２８，２９は加熱装置である。
【００２４】
さらに、排気系９には、前記作動油ミストセパレータ１４より先に排気安全対策設備として、静電ミストセパレータ２３および活性炭吸着装置２４が配置されており、大気中へ放出される排気ガス中にＰＣＢが残留しないように配慮してある。
【００２５】
また、排気系９のミストセパレータ１２と真空ポンプ１３との間から分岐した循環管路は、切替弁２５、冷却ガス循環ブロワ２６を有して真空加熱炉７へと延長されている。
（iii） 真空加熱分離工程
真空加熱炉７における絶縁油およびＰＣＢの除去操作は、トランス１を真空加熱炉７に装入後、炉内が所定の温度条件および真空度に達するまで加熱、減圧を行ない、トランス１の中心部温度が所定温度となったところから所定時間真空加熱を行う。例えば、真空ポンプを運転し、発火防止のため７ｔｏｒｒまで減圧した時点で炉内温度を１１０℃から上昇させるとともに炉内圧力をさらに減圧させる。そして、炉内圧力が０．０５ｔｏｒｒ以下で供試トランス１のコイル表面近傍の温度が２００℃、かつその温度と鉄心・コイル間中心部との温度差が１０℃以下に達した時点から１０時間保持（真空保持時間という）する。この際に冷却コンデンサ出口温度を５℃以下に保ち蒸発してくる絶縁油およびＰＣＢを冷却回収する。
【００２６】
（ｉｖ）強制冷却工程
真空加熱終了後、炉内圧力が５００ｔｏｒｒになるまで炉内に窒素ガスを吹き込み、炉内とコンデンサ間を強制循環して冷却時間を早くするための強制冷却を行い、供試トランス１の温度を６０℃以下になるまで冷却する。
【００２７】
以上のような構成を有する装置を用いて、以下に示すような実験を行なった。
（１）最適絶縁油除去条件の選定
ＰＣＢ除去試験に先立ち、絶縁油の除去状況を把握することによりＰＣＢ除去条件を選定するため実トランスを用いての試験を行ない以下の結果を得た。
【００２８】
ｉ）加熱温度の影響
２０ｋＶＡワニスレストランスを用いて、真空度は０．０５Ｔｏｒｒ以下、真空保持時間を１０時間に固定し、真空加熱温度を１８０℃、１９０℃および２００℃と変化させて試験を行なった。この試験で得た絶縁油を除去しにくい部材である紙・木類製部材の残留絶縁油量の結果を表１に示す。この表より、真空加熱温度が１８０℃より２００℃に向って上昇するほど残留絶縁油量は減少している。なお、加熱温度が２２０℃になるとトランス部材の紙・紙類に炭化の現象が観察されることにより、最適な真空加熱温度は２００℃付近であることが明らかとなった。本発明に係る装置の運転条件は、温度測定のバラツキ等を考慮して１９０〜２１０℃の範囲が最適である。
【００２９】
【表１】

【００３０】
ii）真空加熱時間の影響
２０ｋＶＡワニスレストランスを用いて真空度は０．０５Ｔｏｒｒ以下、真空加熱温度を２００℃に固定し、真空保持時間を２時間および１０時間で試験を行なった結果を表２に示す。この表より、金属・磁器類の残留絶縁油量は真空保持時間が２時間でも１０時間でも大きな差はないが、紙・木類は真空保持時間の影響を大きく受け、真空保持時間が長いほど残留絶縁油量が少なくなった。これより、トランスを解体することなく、紙・木類の残留絶縁油量をできる限る少なくするように考慮すると真空保持時間は１０時間程度が最適とみなせる。しかし、トランス部材を一部解体したり、金属・磁器類のみを対象として絶縁油の除去を行なうことを目的とするならば、真空保持時間は１０時間以下でも十分に目的を達成し得る。
【００３１】
【表２】

【００３２】
iii）トランス容量の影響
真空度は０．０５Ｔｏｒｒ以下、真空加熱温度を２００℃、真空保持時間を１０時間で固定し、２０ｋＶＡ、７５ｋＶＡおよび１００ｋＶＡのワニスレストランスを用いてトランス容量が絶縁油の除去率に与える効果について試験を行なった結果を表３に示す。この表より、残留絶縁油量はトランス容量で大きな差は無いことが明らかであり、容量の異なるトランスでも同一条件にて処理が可能であることが明らかとなった。
【００３３】
【表３】

【００３４】
iV)考察
これらの結果より、ワニスレストランスに関し、トランスを解体することなく、絶縁油とともにＰＣＢを除去するための条件としては、真空加熱温度は１９０〜２１０℃の範囲、圧力は０．０５Ｔｏｒｒ以下で、トランス中心部の温度が約１９０℃になってから１０時間程度保持することが最良であるとの結論を得、ワニス含浸トランスにおいても同様の条件が適当であるとの推測されたので、以下の実験ではこの条件にて試験した。
（２）トランス部材からのＰＣＢ除去試験結果
図１に示すシステムを用いて上記条件の下、２０ｋＶＡのワニス含浸トランスを真空加熱処理した際の各部材に残留したＰＣＢ量を測定した。得られた結果を表４に示す。この表より明らかなごとく、ワニス含浸トランスを原姿のまま処理すると、残留ＰＣＢ量は、鉄類、銅類、磁器類およびガスケットはすべて定量下限値未満であるが、紙類の絶縁紙で定量下限値未満から３．３ｍｇ／ｋｇ、木類で定量下限値未満から０．１５ｍｇ／ｋｇとなり、紙・木類以外は原姿のまま真空加熱処理することにより、定量下限値未満とすることが可能であることが確認された。
【００３５】
さらに、トランスからコイル部を取り出し液体窒素により冷却凍結した後、三方向より２．５トンのプレスを掛け、絶縁紙に微細なクラックを発生させたもの（三方向加圧処理品）およびコイル部を解体し、部材にばらしたもの（切り出し品）ならびに紙・木類については５ｍｍ角まで裁断したもの（切り出し品裁断品）についても同様に真空加熱処理した。得られた結果を同様に表４に示す。これにより、紙・木類についても、切り出し品裁断品まで処理して真空加熱処理することにより残留ＰＣＢ量を定量下限値未満とすることが可能であることが確認された。
【００３６】
【表４】

【００３７】
（３）システムの安全性確認
図１に示すシステムにおいて、排気中のＰＣＢ量を活性炭吸着装置の出口および入口付近で、排気全量を液体酸素による低温捕集法により凝縮捕集し測定した。その結果、両者とも検出限界値未満（０．０００１ｍｇ／ｍ³ Ｎ未満）であり、システムの安全性は確保されていることが明らかとなった。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ＰＣＢ含有絶縁油を用いたワニス含浸トランスから予め吸引ないし滴下抜油した後、トランス部材を真空加熱炉に入れ、真空加熱炉を温度１９０〜２１０℃、真空度０．０５Ｔｏｒｒ以下に設定し、この設定条件下に１０時間以上保持すれば、トランスの構成部材から絶縁油とともにＰＣＢを蒸発除去処理することにより、安全にトランス部材に残留しているＰＣＢをほとんど除去できるものである。また、さらにトランスのすべての部材について残留ＰＣＢ量を定量下限値未満とすることを要求されるならば、部材のうちの紙・木類のみを解体・裁断し、真空加熱処理することによりすべての部材についてＰＣＢ量は定量下限値未満とすることが可能であるが、一旦原姿のままで真空加熱処理を行なった後に、解体処理を行ない、紙・木類の部材について再度真空加熱処理を行なう態様とすれば、解体処理時の安全性が確保されるゆえに望ましい。さらに、本発明において、前記真空加熱炉がその排気系に冷却手段および気液分離手段を備えてなり、前記真空加熱炉においてトランスの構成部材より蒸発除去された絶縁油およびＰＣＢは、当該冷却手段を通過することにより冷却液化され、さらに気液分離されることにより、大気中にＰＣＢを放出することなく安全に処理を実行できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る真空加熱分離方式によるトランス部材よりのＰＣＢの除去方法の一実施例における処理プロセスを装置工程と共に示すフロー図である。
【符号の説明】
１ トランス
５ コンディショニング室
７ 真空加熱炉
９ 排気系
１０ 遮断弁
１１ 冷却コンデンサ
１２ ミストセパレータ
１３ 真空ポンプ
１４ 作動油ミストセパレータ
２３ 静電ミストセパレータ
２４ 活性炭吸着装置

Claims (4)

1. ＰＣＢを含有する再生絶縁油を使用したワニス含浸トランス部材からのＰＣＢ含有再生絶縁油の除去方法であって、当該トランス部材から予め吸引ないし滴下抜油した後、トランス部材を真空加熱炉に入れ、当該真空加熱炉を温度１９０〜２１０℃、真空度０．０５Ｔｏｒｒ以下に設定し、この設定条件下に１０時間以上保持することによりトランスの構成部材から絶縁油とともにＰＣＢを蒸発除去し、ＰＣＢ含有絶縁油の除去されたトランス部材を有価物として利用することを特徴とするワニス含浸トランス部材からのＰＣＢ含有再生絶縁油の除去方法。
2. ＰＣＢを含有する再生絶縁油を使用したワニス含浸トランス部材からのＰＣＢ含有再生絶縁油の除去方法であって、当該トランス部材から予め吸引ないし滴下抜油した後、トランス部材を原姿のまま真空加熱炉に入れ、加熱、減圧することによりトランスの構成部材から絶縁油とともにＰＣＢを蒸発除去し、その後、処理されたワニス含浸トランス部材を解体し、紙・木類からなる部材を、他の部材と分離し、再度真空加熱炉に入れ、加熱、減圧を行なうものであるＰＣＢ含有絶縁油の除去されたトランス部材を有価物として利用することを特徴とするワニス含浸トランス部材からのＰＣＢ含有再生絶縁油の除去方法。
3. 前記真空加熱炉は、温度１９０〜２１０℃、真空度０．０５Ｔｏｒｒ以下に設定され、この設定条件下に１０時間以上保持されることを特徴とする請求項２に記載のワニス含浸トランス部材からのＰＣＢ含有再生絶縁油の除去方法。
4. 前記真空加熱炉が、その排気系に冷却手段および気液分離手段を備えてなり、前記真空加熱炉においてトランスの構成部材より蒸発除去された絶縁油およびＰＣＢは、当該冷却手段を通過することにより冷却液化され、さらに気液分離されることにより、大気中にＰＣＢが放出されないことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のワニス含浸トランス部材からのＰＣＢ含有再生絶縁油の除去方法。

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