JP4854726B2

JP4854726B2 - 油洗浄装置及び絶縁油洗浄システム

Info

Publication number: JP4854726B2
Application number: JP2008318114A
Authority: JP
Inventors: 賢治徳政
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2028-12-15
Also published as: JP2010137191A

Description

本発明は、油洗浄装置に関し、詳しくは、汚染物を含む油及び水からなる未処理油を油と水に分離して、分離された水に含まれる有機酸を分解して次工程に供給する油洗浄装置に関するものである。

従来から、電力会社が所有する柱上トランスは、寿命が到来すると回収されて内部の絶縁油等が抜かれて再利用される。しかし、回収した絶縁油中には、水分と水溶性の有機物（主に有機酸類）が含まれているため、更に減圧蒸留していく過程で、水溶性の有機物がストレーナ内のエレメントに付着して目詰まりを引き起こすといった問題がある。また、絶縁油中に含まれる水分には有機酸が含まれているために、配管を腐食させてシステムを停止させるといった事態を引き起こす。更に、絶縁油中のＰＣＢ汚染物を検出するためにモニタが備えられているが、有機酸に反応してＰＣＢが測定不能になるといった問題もある。
この問題を解決するために、特許文献１及び２には、廃液を電気分解により効率よく油水分離を行う方法及び装置について開示されている。また、特許文献３には、金属触媒と次亜塩素酸により廃液を処理する方法について開示されている。
特開平９−３１３８０５号公報特開平１０−８５５６３号公報特許第３５８７２８１号

しかし、特許文献１及び２に開示されている従来技術は、油水分離を行なう方法については開示されているが、有機酸類を分解することができないため、洗浄後にＰＣＢを含む廃液が多量に発生するといった問題がある。
また、特許文献３に開示されている従来技術は、金属触媒を使用するため、廃触媒が発生し、この廃触媒はＰＣＢ汚染物となり処理装置が必要となるといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、油と水を分離した後に、油水分離槽に静置して洗浄し、有機酸が含まれる水だけを電気分解して循環させることにより、分離した水に含まれる有機酸を可能な限り除去し、配管の腐食を防止することができる油洗浄装置を提供することを目的とする。

本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、汚染物を含む油、及び水からなる未処理油を、油と水に分離して次工程に供給する油洗浄装置であって、前記未処理油と所定濃度の塩化ナトリウム水溶液とを混合して乳化液を生成する混合手段と、該混合手段により生成された乳化液を汚染物を含む油と水とに分離する油水分離手段と、前記油水分離手段により分離された水に含まれる水溶液不純物を酸化分解する電気分解手段と、を備え、前記油水分離手段は、前記混合手段により生成された乳化液を通過させる際に該乳化液を構成する油滴及び水滴を遠心力により成長させて噴射するライフル管と、噴射された油滴及び水滴を汚染物を含む油と水とに分離する液体サイクロンと、分離された汚染物を含む油と水とを静置する貯留槽と、を備え、前記油水分離手段により分離した油と水を油水分離槽に静置して洗浄し、有機酸が含まれる水を前記電気分解手段により電気分解して循環させることにより、前記分離した水に含まれる前記有機酸を除去することを特徴とする。
本発明の油水分離手段は、油と水の比重の違いを利用して分離する。即ち、乳化液は、均一には溶け合わない２つの液体の一方が、微粒子となって他方の液体中に分散し、エマルションを生成する現象である。このような乳化液をある程度の大きさの粒状にするために、ライフル管により油滴及び水滴を遠心力により成長させて噴射させる。噴射された粒状の液は液体サイクロンにより水は遠心力により液体サイクロンの壁面に集積し、サイクロン効果により油は気液接触しながら上昇して上部ノズルから導出され、水は壁面を沿って下部ノズルから導出される。その結果、比重の軽い油は上部に、比重の重い水は下部に貯留する。これにより、簡単な機構により油と水を効率よく分離することができる。

請求項２は、分解された柱上変圧器から汚染物を含む油と水を蒸発させる真空加熱設備と、前記汚染物を含む油と水を凝縮する凝縮器と、該凝縮器により発生した空気を排気する真空ポンプと、前記凝縮器により凝縮された汚染物を含む油と水に分離して次工程に供給する請求項１に記載の油洗浄装置と、該油洗浄装置により洗浄された油を一時的に貯留する回収油貯蔵タンクと、該回収油貯蔵タンクからの油に含まれる不純物を除去するストレーナと、を備えた柱上変圧器リサイクルセンタと、前記柱上変圧器リサイクルセンタにより回収された汚染物を含む油と水を受け入れる受入タンクと、前記汚染物を含む油と水に含まれる水分を抜取る減圧蒸留槽と、水分が抜かれた汚染物を含む油にナトリウムを入れてＰＣＢを分解する反応槽と、前記ＰＣＢが分解したか否かを確認する分解確認槽と、を少なくとも備えた絶縁油リサイクルセンタと、を備えたことを特徴とする。
絶縁油洗浄システムは、大きく分けて２つの部分により構成されている。即ち、回収された柱上変圧器から絶縁油を回収して、分解した柱上変圧器から汚染物を含む油と水を抽出して洗浄する柱上変圧器リサイクルセンタと、柱上変圧器リサイクルセンタにより回収された絶縁油と汚染物を含む油に含まれるＰＣＢを分解する絶縁油リサイクルセンタにより構成されている。そして、柱上変圧器リサイクルセンタに本発明の油洗浄装置を設置して、油と水を分離し、且つ水に含まれる有機酸類を分解する。これにより、システムを構成する配管の腐食を防止し、且つシステムのＰＣＢ検出精度を高めることができる。

本発明によれば、油と水に分離した後に、水に含まれる水溶液不純物を酸化分解（電気分解）して油水分離手段に戻して循環させるように構成したので、水に含まれる不純物を分解することにより有機酸も分解して、配管の腐食を防止することができる。
また、ライフル管により油滴及び水滴を遠心力により成長させて噴射させ、噴射された粒状の液は液体サイクロンにより水は遠心力により液体サイクロンの壁面に集積し、サイクロン効果により油は気液接触しながら上昇して上部ノズルから導出され、水は壁面を沿って下部ノズルから導出される。その結果、比重の軽い油は上部に、比重の重い水は下部に貯留するので、簡単な機構により油と水を効率よく分離することができる。
また、油水分離手段により分離された水を強制的に循環させる循環手段（ポンプ等）を備え、循環手段からの水を電気分解手段と混合手段とに分岐して供給するので、油水分離手段により分離された水を効率よく電気分解することができると共に、未処理油と水との混合を効率よく行うことができる。
また、電気分解した水を貯留槽と混合手段に分岐するように構成したので、混合された乳化液に含まれる水の汚染物を減少させることができる。
また、上流側貯留室の上部開口と、隣接する下流側貯留室の下部開口を連通させる溝を備え、上部開口からオーバフローした油を溝に流して下流側貯留室に順次貯留していくので、油と水を時間をかけて確実に分離することができる。
また、柱上変圧器リサイクルセンタに本発明の油洗浄装置を設置して、油と水を分離し、且つ水に含まれる有機酸類を分解するので、システムを構成する配管の腐食を防止し、且つシステムのＰＣＢ検出精度を高めることができる。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の絶縁油洗浄システム構成を模式化して示す図である。この絶縁油洗浄システム１００は、分解された柱上変圧器から汚染物を含む油と水を蒸発させる真空加熱設備１と、汚染物を含む油と水を凝縮する凝縮器２と、凝縮器２により発生した空気を排気する真空ポンプ４と、凝縮器２により凝縮された汚染物を含む油と水を分離する油洗浄装置３と、油洗浄装置３により洗浄された油を一時的に貯留する回収油貯蔵タンク５と、回収油貯蔵タンク５からの油に含まれる不純物を除去するストレーナ６と、を備えた柱上変圧器リサイクルセンタ５０と、柱上変圧器リサイクルセンタ５０により回収された汚染物を含む油と水と、柱上変圧器から回収した絶縁油を受け入れる絶縁油受入タンク７と、絶縁油に含まれる不純物を除去するストレーナ８と、汚染物を含む油と水に含まれる水分を抜取る減圧蒸留槽９と、汚染物を含む油に含まれる不純物を除去するストレーナ１０と、ポンプ１１と、水分が抜かれた汚染物を含む油にナトリウムを入れてＰＣＢを分解する反応槽１２と、ＰＣＢが分解したか否かを確認する分解確認槽１３と、を少なくとも備えた絶縁油リサイクルセンタ５１と、を備えて構成されている。

次にリサイクルする工程を手順を追って説明する。まず、不要となった柱上変圧器は中の絶縁油を抜いて絶縁油受入タンク７に貯留する。そして、柱上変圧器を分解して木屑、トランス、銅線等を真空加熱設備１により油、水、ＰＣＢを蒸発させて凝縮器２により凝縮する。凝縮器２で発生した空気は真空ポンプ４により排気ラインに排気される。また、凝縮器２で凝縮された油には紙屑や粉塵がまだ混入しているので、油洗浄装置３により油と水に分離して、且つ水に含まれる有機酸を電気分解により分解して（詳細は後述する）回収油貯蔵タンク５に一旦貯蔵され、ストレーナ６により紙屑や木屑を濾過して絶縁油リサイクルセンタ５１の絶縁油受入タンク７に貯留する。貯留された絶縁油は、ストレーナ８を介して濾過され、更に減圧蒸留槽９により完全に水分を抜取る。しかし、その絶縁油にはまだＰＣＢが混入しているので、ストレーナ１０を通過してポンプ１１により反応槽１２に送られ、反応槽１２ではナトリウムを入れてＰＣＢを分解する。分解された絶縁油にＰＣＢが含まれていないか否かを確認するために、分解確認槽１３により確認して、ＰＣＢが確認されなくなるまで、ポンプ１４によりフィードバックする。その結果、ポンプ１４からは、ＰＣＢが含まれない絶縁油１６を回収することができる。
即ち、絶縁油洗浄システム１００は、大きく分けて２つの部分により構成されている。即ち、回収された柱上変圧器から絶縁油を回収して、分解した柱上変圧器から汚染物を含む油と水を抽出して洗浄する柱上変圧器リサイクルセンタ５０と、柱上変圧器リサイクルセンタ５０により回収された絶縁油と汚染物を含む油に含まれるＰＣＢを分解する絶縁油リサイクルセンタ５１により構成されている。そして、柱上変圧器リサイクルセンタ５０に本発明の油洗浄装置３を設置して油と水を分離し、且つ水に含まれる有機酸類を分解する。これにより、システムを構成する配管の腐食を防止し、且つシステムのＰＣＢ検出精度を高めることができる。

図２は本発明の実施形態に係る油洗浄装置の構成を示す模式図である。この油洗浄装置３は、汚染物を含む油及び水からなる未処理油３８を、油と水に分離して次工程に供給する油洗浄装置３であって、未処理油３８と所定濃度（本実施形態では約３％）の塩化ナトリウムとを混合して乳化液を生成するスタティックミキサ（混合手段）２０と、スタティックミキサ２０により生成された乳化液を通過させる際に乳化液を構成する油滴及び水滴を遠心力により成長させて噴射するライフル管２１と、噴射された油滴及び水滴を汚染物を含む油と水とに分離する液体サイクロン２２と、分離された汚染物を含む油２３と水２４とを静置する貯留槽Ａ、Ｂ、Ｃ（ライフル管２１、液体サイクロン２２及び貯留槽Ａ、Ｂ、Ｃにより油水分離手段を構成する）と、分離された水２４に含まれる水溶液不純物を酸化分解する電解装置（電気分解手段）２６と、分離された水２４を強制的に循環させるポンプ（循環手段）２７と、を備えて構成される。尚、管２９により貯留槽Ｂ、Ｃに貯留した水を管２８に戻すようにしても良い。
本実施形態では、未処理油３８に約３％の塩化ナトリウムを混合して乳化液とする。この処理は、油中の有機酸、アルコール類、その他水溶性不純物を水層に抽出させるためである。この乳化液を汚染物を含む油と水とに分離する。分離する方法は公知の技術を利用して実現できる。本実施形態では、油と水に分離した後に、水に含まれる水溶液不純物を酸化分解（電気分解）して貯留槽Ａに戻して循環させるように構成した。これにより、水に含まれる不純物を分解することにより有機酸も分解して、配管の腐食を防止することができる。

また、本発明の液体サイクロン２２は、油と水の比重の違いを利用して分離する。即ち、乳化液は、均一には溶け合わない２つの液体の一方が、微粒子となって他方の液体中に分散し、エマルションを生成する現象である。このような乳化液をある程度の大きさの粒状にするために、ライフル管２１により油滴及び水滴を遠心力により成長させて噴射させる。噴射された粒状の液は液体サイクロン２２により水は遠心力により液体サイクロン２２の壁面に集積し、サイクロン効果により油２３は気液接触しながら上昇して上部ノズル３０から導出され、水２４は壁面を沿って下部ノズル３１から導出される。その結果、比重の軽い油２３は上部に、比重の重い水２４は下部に貯留する。これにより、簡単な機構により油と水を効率よく分離することができる。
また、貯留槽Ａ、Ｂ、Ｃは、上流から下流に向けて配列され上部に開口３３を有する仕切板３５、３６により仕切られた複数の貯留室Ａ、Ｂ、Ｃを有し、上流側貯留室Ａの上部開口３３と、隣接する下流側貯留室Ｂの下部開口３４を連通させる溝３７を備えている。即ち、最上流の貯留室Ａに液体サイクロン２２により分離された油２３と水２４が貯留される。そして、油成分は水より比重が小さいので上部に貯留する。従って、上部に油成分が貯留し、下部には水が貯留して分離する。そこで本実施形態では、上流側貯留室Ａの上部開口３３と、隣接する下流側貯留室Ｂの下部開口３４を連通させる溝３７を備え、上部開口３３からオーバフローした油を溝３７に流して下流側貯留室Ｂ、Ｃに順次貯留していく。これにより、油２３と水２４を時間をかけて確実に分離することができる。

また、貯留槽Ａに貯留された水２４には塩化ナトリウムと汚染物が含まれている。その水を電気分解することにより、水に含まれる有機酸類が分解される。そこで本実施形態では、液体サイクロン２２により分離された水２４を強制的に循環させるポンプ２７を備え、ポンプ２７からの水を電解装置２６とスタティックミキサ２０とに分岐して供給する。これにより、液体サイクロン２２により分離された水２４を効率よく電気分解することができると共に、未処理油と水との混合を効率よく行うことができる。
また、ポンプ２７からの水を電解装置２６に供給し、電解装置２６により酸化分解された水を貯留槽Ａに貯留された水２４とスタティックミキサ２０とに分岐して供給するように構成しても構わない。本実施形態では、電気分解した水を貯留槽Ａに貯留された水２４とスタティックミキサ２０に分岐するように構成したので、混合された乳化液に含まれる水の汚染物を減少させることができる。

図３は本発明の油洗浄装置の動作を説明するフローチャートである。図２を参照して説明する。まず、未処理油３８と濃度３％の塩化ナトリウム溶液をスタティックミキサ２０により混合する（Ｓ１）。混合された乳化液をライフル管２１により回転を加えて遠心力により油滴、水滴を成長させて噴射する（Ｓ２）。噴射された油滴、水滴は液体サイクロン２２に供給され、洗浄された油２３と水２４に大まかに分離する（Ｓ３）。水２４は貯留槽Ａの下部に貯留し、油２３は貯留槽Ａの上部に貯留する。分離された油２３と水２４は貯留槽Ａに静置させる（Ｓ４）。貯留槽Ａに静置された水２４は管２８を介してポンプ２７によりスタティックミキサ２０と電解装置２６に分岐して供給される。電解装置２６に供給された水は、水に含まれる有機酸、アルコール類、その他水溶液不純物を酸化分解して、再び貯留槽Ａに戻される（Ｓ５）。

（実施例）
図４は電解装置による効果を確認する試験装置の構成を示す図である。この試験装置は、陰極４０と陽極４１に白金電極を使用し、バッテリ４２のプラス電極に陽極４１を接続し、バッテリ４２のマイナス電極に陰極４１を接続し、直列に電流計４３を接続し、並列に電圧計４４を接続する。そして電圧の調整は可変抵抗Ｒにより行なった。
実験方法として受入絶縁油を同量の３％塩水で１回洗浄し、その塩水の電気分解を行なうことにより塩水中に抽出された有機物の推移をＴＯＣ（全有機炭素）及びｐＨで確認する。尚、１回洗浄後の油層のＴＯＣ及びｐＨの測定を行なった。
図５は試験結果をグラフに表した図である。図５（ａ）は、ＴＯＣの濃度と電解時間の関係を表す図であり、この図から解るとおり、電解時間が４時間まではＴＯＣの濃度は漸減するが、約４時間後から急激に濃度が低下するのが解る。このことから、電解装置を駆動してから４〜６時間後に分解の効果が現れるのがわかる。
図５（ｂ）はＴＯＣ減少率と電解時間の関係を表す図であり、この図から解るとおり、電解時間が４時間まではＴＯＣの減少率は漸増するが、約４時間後から急激に減少率が増加するのが解る。このことから、電解装置を駆動してから４〜６時間後にＴＯＣが分解される率が高まるのがわかる。

以上の結果から、
１）電気分解によりＴＯＣの値が経時的減少する。
２）ＴＯＣの値が減少していることから有機酸の一部は分解されていると思われる。

本発明の絶縁油洗浄システム構成を模式化して示す図である。本発明の実施形態に係る油洗浄装置の構成を示す模式図である。本発明の油洗浄装置の動作を説明するフローチャートである。電解装置による効果を確認する試験装置の構成を示す図である。電解装置による効果を確認する試験装置による試験結果を表す図である。

符号の説明

１真空加熱設備、２凝縮器、３油洗浄装置、４真空ポンプ、５回収油貯蔵タンク、６、８、１０、１１、１４ポンプ、ストレーナ、７絶縁油受入タンク、９減圧蒸留槽、１２反応槽、１３分解確認槽、２０スタティックミキサ、２１ライフル管、２２液体サイクロン、２３汚染物を含む油、２４汚染物を含む水、２６電解装置、２７ポンプ、３８未処理油、Ａ、Ｂ、Ｃ貯留槽、１００絶縁油洗浄システム

Claims

汚染物を含む油、及び水からなる未処理油を、油と水に分離して次工程に供給する油洗浄装置であって、
前記未処理油と所定濃度の塩化ナトリウム水溶液とを混合して乳化液を生成する混合手段と、
該混合手段により生成された乳化液を汚染物を含む油と水とに分離する油水分離手段と、
前記油水分離手段により分離された水に含まれる水溶液不純物を酸化分解する電気分解手段と、を備え、
前記油水分離手段は、前記混合手段により生成された乳化液を通過させる際に該乳化液を構成する油滴及び水滴を遠心力により成長させて噴射するライフル管と、噴射された油滴及び水滴を汚染物を含む油と水とに分離する液体サイクロンと、分離された汚染物を含む油と水とを静置する貯留槽と、を備え、
前記油水分離手段により分離した油と水を油水分離槽に静置して洗浄し、有機酸が含まれる水を前記電気分解手段により電気分解して循環させることにより、前記分離した水に含まれる前記有機酸を除去することを特徴とする油洗浄装置。
分解された柱上変圧器から汚染物を含む油と水を蒸発させる真空加熱設備と、前記汚染物を含む油と水を凝縮する凝縮器と、該凝縮器により発生した空気を排気する真空ポンプと、前記凝縮器により凝縮された汚染物を含む油と水に分離して次工程に供給する請求項１に記載の油洗浄装置と、該油洗浄装置により洗浄された油を一時的に貯留する回収油貯蔵タンクと、該回収油貯蔵タンクからの油に含まれる不純物を除去するストレーナと、を備えた柱上変圧器リサイクルセンタと、
前記柱上変圧器リサイクルセンタにより回収された汚染物を含む油と水を受け入れる受入タンクと、前記汚染物を含む油と水に含まれる水分を抜取る減圧蒸留槽と、水分が抜かれた汚染物を含む油にナトリウムを入れてＰＣＢを分解する反応槽と、前記ＰＣＢが分解したか否かを確認する分解確認槽と、を少なくとも備えた絶縁油リサイクルセンタと、を備えたことを特徴とする絶縁油洗浄システム。