JP5415967B2 - Ｐｃｂ汚染ｏｆケーブルの無害化処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポリ塩化ビフェニル（以下、ＰＣＢという。）を含有する絶縁油（以下、ＰＣＢ油という。）に汚染されたＯＦケーブルから、ＰＣＢ油を分離して無害化処理する方法に関するものである。

ＯＦ（Oil Filled）ケーブルとは、超高圧変電所から１次変電所、２次変電所への電力供給に使用されるケーブルであり、主に地中に敷設されている。ＯＦケーブル１は、図５に示すように、ケーブルの中心から半径方向外側に向かって、導体層２、絶縁体層３、金属シース４、防食層５が、同心円状に形成された多層構造で、金属シース４の内側までが絶縁油で満たされている。

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油を含有する変圧器やコンデンサなどの電気機器は、全国５箇所に設置された日本環境安全事業株式会社において、２００４年から順次処理が進められている。

一方、電気絶縁油の再生処理過程において、何らかの原因でごく微量のＰＣＢが混入した電気絶縁油が柱上変圧器に混入している。このような柱上変圧器は、全国の保有量が合計４×１０⁶台にものぼり、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。

このような微量のＰＣＢの混入は、柱上変圧器以外にも存在することが社団法人日本電機工業会の調査によって平成１４年に確認された。平成１６年にＯＦケーブル製造会社がまとめたデータによれば、低濃度ＰＣＢ油に汚染されたＯＦケーブル（以下、ＰＣＢ汚染ＯＦケーブルという。）は、日本国内に約１４００km（絶縁油量は約３６００キロリットル）存在すると推定されている。

このＰＣＢ汚染ＯＦケーブルは現状も使用されているか、或いは撤去されたものでも全て未処理のまま保管されているが、国の処理方針が明確でないことから、処理が全く進んでいないのが現状である。

従って、現在は、ＰＣＢ汚染ＯＦケーブルの無害化処理が実施されておらず、開発段階である。仮に洗浄法や真空加熱分離法などのトランス、変圧器などの処理に適用されている方法を採用する場合、ＯＦケーブルは、導体・絶縁体・金属被覆・プラスチック被覆等の多層構造であるため、洗浄法では内部まで溶剤が浸透し難く、解体に手間を要することになる。また、真空加熱分離法では、トランス、変圧器などの処理と同様に、昇温に長時間を要する等の問題があると考えられる。

上記の問題を解決するための手法として、ワークコイルの内側にＰＣＢ汚染物を位置させて誘導加熱し、ＰＣＢ類を離脱させる方法がある（特許文献１）。この方法によれば、ＯＦケーブルを解体することなく処理することが可能であり、また、直接加熱のために加熱速度が速く熱効率が良いことが利点である。

しかしながら、発明者らの検討の結果、ワークコイルの内部にＯＦケーブルを設置して加熱した場合、中心側の絶縁体層が金属シースから外れて上部に飛び出してしまう現象が確認された。

その原因としては、絶縁体層に含浸したＰＣＢ油が急激に気化した際にケーブルから排出されにくくなり、絶縁体層を押し上げて流路を確保しようとすることが考えられる。このような絶縁体層が金属シースから外れて上部に飛び出し状態では、絶縁体層が加熱されないので無害化処理ができないことになる。

特開２００４−８８０１６号公報

本発明が解決しようとする問題点は、ＯＦケーブルを誘導加熱した場合、絶縁体層が金属シースから外れて上部に飛び出してしまい、絶縁体層が加熱されなくなって無害化処理が行えないという点である。

本発明のＰＣＢ汚染ＯＦケーブルの無害化処理方法は、
ＯＦケーブルの誘導加熱時、絶縁体層の金属シースからの飛び出しを防止しながらケーブル全体をＰＣＢの沸点以上まで加熱するために、
ＰＣＢ汚染ＯＦケーブルからＰＣＢ油を加熱分離してＯＦケーブルを無害化処理する方法であって、
防食層を剥離した後、金属シースの外表面から半径方向中心に向かって導体層の外表面までＰＣＢ油蒸気の揮散穴を複数設けたＯＦケーブルをソレノイド型コイルの内部に設置し、
その後、このＯＦケーブルの金属シースを誘導加熱することによりＯＦケーブル全体を加熱し、
前記揮散穴から絶縁油蒸気の揮散を促進させながらＯＦケーブルに含浸するＰＣＢ油を分離させることを最も主要な特徴としている。

本発明のＰＣＢ汚染ＯＦケーブルの無害化処理方法では、ＯＦケーブルの外表面から半径方向中心に向かって導体層の外表面まで複数の揮散穴を設けるので、絶縁体層に含浸したＰＣＢ油の揮散が促進されて絶縁体層の飛び出しを防止できる。

本発明では、ＯＦケーブルの外表面から導体層の外表面まで設けた複数の揮散穴によって、絶縁体層に含浸したＰＣＢ油の揮散が促進されるので、絶縁体層の飛び出しを防止でき、真空加熱法に比べて昇温時間が短い誘導加熱処理が可能になる。

ＯＦケーブルに設ける揮散穴の設置位置を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 ＯＦケーブルへの熱電対設置位置を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本発明のＰＣＢ汚染ＯＦケーブルの無害化処理方法を実施する装置の概要を示した図である。 ＰＣＢ汚染ＯＦケーブルの測定温度結果を示した図である。 ＯＦケーブルの断面図である。

本発明では、ＯＦケーブルの誘導加熱時、絶縁体層の金属シースからの飛び出しを防止するという目的を、ＯＦケーブルの外表面から半径方向中心に向かって導体層の外表面まで、複数の揮散穴を設けることで実現した。

以下、本発明方法によってＰＣＢ汚染ＯＦケーブルを無害化処理した場合の結果を、図１〜図３を用いて詳細に説明する。
図１はＯＦケーブルに設ける揮散穴の設置位置を説明する図、図２はＯＦケーブルへの熱電対設置位置を説明する図、図３は本発明のＰＣＢ汚染ＯＦケーブルの無害化処理方法を実施する装置の概要を示した図である。

実施に供したＯＦケーブル１は、長さが３００mm、重量が９．０kgで、防食層の外径は１１３mm、金属シース４の外径は９６mm、導体層２の外径は４６．８mmである。また、実施に供したＯＦケーブル１の、導体層２は銅線、金属シース４はアルミニウム、絶縁体層３は絶縁紙、防食層はポリエチレンを主成分とする樹脂であった。

先ず、このＯＦケーブル１の防食層を剥離し、表面が波付けされて山谷が形成されたコルゲート形状の金属シース４を露出させる。実施に供したＯＦケーブル１では、山谷の数は各々１２個存在していた。

次に、絶縁体層３に含浸したＰＣＢ油蒸気の揮散を促進するため、図１に示すように、縦断面方向の各山谷部２４箇所の、横断面の等角度位置８箇所（合計１９２箇所）に、金属シース４の外表面から導体層２の外表面まで、ドリルで揮散穴１ａを開けた。

このＯＦケーブル１の、図２に示す３箇所の位置に温度測定用の熱電対６ａ〜６ｃを設置した後、図３に示すように、処理容器（外径：８００mm、高さ：８００mm）１１に収容されているソレノイド型コイル（内径：１２５mm、高さ：３００mm）１２の内部に１本設置した。

この処理容器１１には、処理容器１１内にガスを供給する設備１３と、誘導加熱によってＯＦケーブル１から揮散したガスを処理する排ガス処理設備１４が備えられている。また、揮散したガス中に含まれるＰＣＢ油蒸気の凝縮を防止するために、外部ヒータ１１ａが取り付けられている。

このうち、ガス供給設備１３は処理容器１１と配管１３ａで接続され、処理容器１１に、液体窒素ガスボンベから所定流量の窒素ガスを供給できるようになっている。

また、排ガス処理設備１４は、前記ＰＣＢ油蒸気を凝縮して回収するオイルスクラバ１４ａと、このオイルスクラバ１４ａからガスを系外に放出させる誘引ファン１４ｂを備えている。

これらオイルスクラバ１４ａと処理容器１１の間、オイルスクラバ１４ａと誘引ファン１４ｂの間は、配管１４ｃ，１４ｄで連結され、誘引ファン１４ｂから系外には配管１４ｅを介してガスを放出するようになっている。

処理容器１１とオイルスクラバ１４ａを繋ぐ前記配管１４ｃの外表面には、ヒータ１４ｆを設けて前記配管１４ｃを外部から加熱し、前記揮散したＰＣＢ油蒸気が配管１４ｃの内部で凝縮して配管１４ｃを閉塞しないようにしている。

前記ソレノイド型コイル１２の処理容器１１内への設置部分は、処理容器１１内に設置されるＯＦケーブル１との接触による電気的短絡を防止するために、絶縁材で被覆されている。

そして、絶縁及び耐熱を保つ手段１５を介して、高周波電源１６からの電源線１６ａと、冷却ライン１７からの冷却配管１７ａを、処理容器１１の外部から内部に導入し、前記ソレノイド型コイル１２に繋いでいる。

なお、絶縁及び耐熱を保つ手段１５としては、ソレノイド型コイル１２に電流と冷却液を供給する金属管が導入される処理容器１１の側壁部分（以下、側壁の孔部という。）における金属管と側壁の孔部の間に、耐熱性と電気絶縁性を備えた例えば碍子を設置すれば良い。この碍子は、例えば銀蝋づけなどの方法で金属管と碍子、碍子と側壁の孔部のそれぞれの接触部分を固定し、処理容器１１の内部の雰囲気を外部に対して密封できる構造のものを使用する。

前記のようにソレノイド型コイル１２の内部にＯＦケーブル１を設置した後は、処理容器１１の上蓋をセットして、配管１４ｃを接続した。

その後、ガス供給設備１３から処理容器１１の内部に窒素ガスを毎分３０リットル供給し、処理容器１１の内部を−０．１kPaG程度の圧力に保持しながら処理容器１１内を窒素ガスに置換した。酸素計の測定値が１容積％以下になれば置換完了とみなし、高周波電源１６を投入してＯＦケーブル１の金属シース４の誘導加熱を開始した。

同時に、処理容器１１の外表面に設けた外部ヒータ１１ａと、配管１４ｃのヒータ１４ｆを作動させ、揮散したＰＣＢ油蒸気が処理容器１１内及び配管１４ｃ内で凝縮するのを防止した。また、誘引ファン１４ｂを稼動して、ＯＦケーブル１から揮散したＰＣＢ油蒸気をオイルスクラバ１４ａに導くようにするのとともに、系外へのＰＣＢ含有ガスの漏洩を防止した。

金属シース４の温度を５００〜６００℃に保持するように、高周波電源１６の出力を調整しながら、ＯＦケーブル１の中心温度が４５０℃に達するまで昇温した。ここで、金属シース４の温度を５００〜６００℃に保持するのは、金属シースの温度を、ＰＣＢの沸点以上で、かつ、アルミニウムの融点以下に保持するためである。

ＯＦケーブル１の中心温度が４５０℃に達したところで、高周波電源１６及び外部ヒータ１１ａ、ヒータ１４ｆの電源を切り、系内を降温した。また、ガス供給設備１３及び誘引ファン１４ｂも停止した。処理容器１１内の温度が室温まで戻ったところで、処理容器１１の上蓋を取り外し、ＯＦケーブル１を取り出して観察した。

加熱後のＯＦケーブル１を観察した結果、ＯＦケーブル１中には、何れの部位にも残留ＰＣＢ油は確認されなかった。また、図４に示したＯＦケーブル１の測定温度結果より、ＯＦケーブル１全体が４５０℃まで昇温されたことが分かる。以上より、本発明方法にて、ＯＦケーブル１からのＰＣＢ油分離が可能であることが確認された。

比較として、ＯＦケーブルに揮散穴を設けずに加熱した場合は、金属シースの上部から絶縁体層の炭化物が飛び出した。また、揮散穴を縦断面方向に１２箇所（発明例の半数）とした場合も、金属シースの上部から絶縁体層の炭化物が飛び出した。

原因としては、絶縁体層に含浸したＰＣＢ油が急激に気化した際にＯＦケーブルから排出され難くなり、絶縁体層を押し上げて流路を確保しようとしたためと考えられる。このような状態では、絶縁体層、導体層が金属シースからの伝熱を受けることができず、昇温されない。なお、絶縁体層が炭化しているのは、処理容器の外部ヒータからの熱によるものであり、昇温速度は非常に遅い。

本発明は、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ＰＣＢの沸点以上で、かつ、金属シースの融点以下に保持できる温度であれば、金属シースの保持温度は５００〜６００℃でなくても良い。

また、揮散穴の最適数は、誘導加熱した場合に金属シースの上部から絶縁体層が飛び出さない数で、加熱処理するＯＦケーブルの各種の寸法によって異なるものである。

１ ＯＦケーブル
１ａ 揮散穴
２ 導体層
３ 絶縁体層
４ 金属シース
５ 防食層
１１ 処理容器
１２ ソレノイド型コイル
１６ 高周波電源

Claims (2)

1. ポリ塩化ビフェニルを含有する絶縁油によって汚染されたＯＦケーブルから前記絶縁油を加熱分離してＯＦケーブルを無害化処理する方法であって、
   防食層を剥離した後、金属シースの外表面から半径方向中心に向かって導体層の外表面まで前記絶縁油蒸気の揮散穴を複数設けたＯＦケーブルをソレノイド型コイルの内部に設置し、
   その後、このＯＦケーブルの金属シースを誘導加熱することによりＯＦケーブル全体を加熱し、
   前記揮散穴から絶縁油蒸気の揮散を促進させながらＯＦケーブルに含浸する前記絶縁油を分離させることを特徴とするＰＣＢ汚染ＯＦケーブルの無害化処理方法。
2. 前記金属シースがアルミニウム製の場合、金属シースを５００〜６００℃に保持することを特徴とする請求項１に記載のＰＣＢ汚染ＯＦケーブルの無害化処理方法。

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