Brevet FR2611978A1 — publié le 19880909

L'invention est relative à un procédé de décontamination des transformateurs étanches à bain d'huile ainsi qu'à une installation de décontamination pour la mise en oeuvre dudit procédé. Elle trouvera notamment son application dans le domaine de la lutte antipollution pour débarrasser les noyaux, enroulements et autres organes internes ainsi que la cuve de traces de polychlorobiphényles et permettre leur réutilisation ou leur ferraillage. Bien que l'invention ait été plus particulièrement développée pour assurer la décontamination des transformateurs, elle peut facilement être appliquée à d'autres types de matériels travaillant en cuve et ayant été en contact avec du polychlorobiphényle. Les polychlorobiphényles se présentent sous une forme liquide dont la viscosité dépend de leur teneur en chlore. Ils sont incolores ou jaunâtres et leur odeur aromatique est caractéristique. Sur le plan de la toxicité, ce produit présente deux inconvénients. D'une part, il est non biodégradable et se retrouve dans les channes alimentaires et la nature. Lorsqu'il est assimilé par l'organisme humain, il n'est pas éliminé dans le temps et par conséquent, sa teneur ne fait que croître et engendre des troubles. Les doses, sans effet toxique chronique, sont très faibles, de l'ordre de quelques milligrammes par kilogramme. Des expériences ont montré que l'action du polychlorobiphényle est particulièrement néfaste au niveau cutané et de l'appareil digestif. D'autre part, à haute température, comprise entre 300 et 10000 C, et sous certaines conditions, la pyrolyse des polychlorobiphényles en présence d' eau et d'oxygène provoque une décomposition du produit pour donner des composés extrêmement toxiques notamment des polychlorodibenzoruranes et des polychlorodibenzodioxines. I1 s'agit de gaz toxiques très agressifs sur le plan de la dermatologie, du sang et des voies respiratoires. Les méfaits des polychlorobiphényles ont été découverts tardivement à la suite d'accidents graves et une réglementation sévère a été mise en place pour contrôler l'usage de ce produit qui a été largement utilisé dans les plastifiants pour peinture, chewing gum, et fluide caloporteur. En particulier, en matière de transformateurs électriques haute tension de forte puissance, pour améliorer leur performance, il est indispensable d'assurer l'évacuation des calories pour éviter un échauffement excessif des isolants. Pour atteindre cet objectif, il a été créé les transformateurs étanches à bain d'huile dont les organes électriques et magnétiques sont disposés à l'intérieur d'une cuve remplie d'un fluide caloporteur. A l'origine, une huile minérale était utilisée puis par la suite une huile de synthèse précisément à base de polychlorobiphényle et d'un solvant, tel que le trichlorobenzène. En effet, les propriétés diélectriques et thermiques du polychlorobiphényle lui ont permis de jouir d'une bonne réputation car il était considéré comme ininflammable, très stable et non décomposable. Son emploi s'est généralisé comme fluide caloporteur pour transformateur étanche à bain d'huile jusqu'à ce que des accidents provoqués par le dégagement des produits toxiques l'ont fait considérer comme dangereux et polluant. Sa concentration dans la nature a augmenté jusque dans la nappe phréatique, ce qui s'est ressenti dans les chaines alimentaires. Le polychlorobiphényle se retrouve dans les graisses humaines avec les risques que cela comporte. I1 est considéré aujourd'hui comme produit dangereux et devra être éliminé des transformateurs électriques. L'élimination du liquide proprement dit est actuellement au point, le polychlorobiphényle est traité par des organismes spécialisés où il est incinéré. I1 reste le cas des pièces entrées en contact avec le polychlorobiphényle, il s'agit plus particulièrement des enroulements de cuivre, de l'isolant en papier ou carton, du noyau magnétique et de la cuve. Ces pièces ont été contaminées et il est de règle de considérer qu'une rétention de cent grammes de polychlorobiphényle pour mille kilogrammes de matière représente le seuil au-delà duquel la matière est considérée comme déchet, c'est-à-dire qu'elle ne peut plus être ferraillée pour récupérer et recycler les pièces métalliques. Lorsqu'on souhaite récupérer les organes du transfo et à fortiori réutiliser ce dernier, il est nécessaire de procéder à une décontamination des différentes pièces. Actuellement, cette opération est réalisée en autoclave dans lequel les pièces sont placées. On utilise un solvant du polychlorobiphényle que l'on fait évaporer et condenser à plusieurs reprises pour éliminer les restes de polychlorobiphényle. Ce procédé présente de nombreux inconvénients. D'une part, il nécessite un démontage complet du transformateur, ce qui est particulièrement gênant si ce dernier doit être réutilisé. De plus il est nécessaire d'acheminer les différentes pièces vers un centre de traitement équipé d'un autoclave. Cette technique est onéreuse, ce qui limite son développement. Le but principal de la présente invention est de présenter un procédé de décontamination des transformateurs étanches à bain d'huile, qui puisse être réalisé directement sur le site. I1 ne nécessite pas le démontage des principaux organes du transformateur et peut être réalisé dans de très brefs délais. En cas de réutilisation du transformateur alors rempli d'un autre fluide, cette technique est particulièrement intéressante pour l'utilisateur qui ne se voit pas privé de l'utilisation de son matériel pendant une longue durée. L'efficacité du procédé de la présente invention est parfaitement contrôlée puisqu'il est procédé à une analyse en temps réel de la teneur résiduelle en polychlorobiphényle, ce qui permet de poursuivre le processus jusqu'à atteindre le seuil fixé. Un autre but de la présente invention est de présenter une installation de décontamination pour la mise en oeuvre dudit procédé qui puisse facilement être déplacée. L'installation a été conçue pour pouvoir s' adapter aux différentes configurations et capacités de transformateurs rencontrées et, d'autre part, elle a été largement automatisée pour minimiser les risques d'erreur et faciliter la manoeuvre. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. Le procédé de décontamination des transformateurs étanches à bain d'huile qui trouvera notamment son application dans le domaine de la sécurité pour débarrasser les noyaux, enroulements et autres organes internes ainsi que la cuve, de traces de polychlorobiphényle, est caractérisé en ce qu'on réalise les trois phases suivantes : - après vidange de la cuve, on la remplit de solvant des polychlorobiphényles liquides et on provoque une circulation forcée du solvant dans la cuve, le solvant pollué étant récupéré, - la cuve étant vidée, on lave par aspersion avec du solvant propre l'intérieur de la cuve à l'aide de rampes d'aspersion préalablement mises en place dans la cuve du transformateur, - on vidange le transfo et on fait circuler de l'air chaud à l'intérieur de la cuve qui est ensuite condensé en sortie. L'installation de décontamination pour la mise en oeuvre dudit procédé est caractérisée par le fait qu'elle comprend - un système portable de condensation, - un groupe de pompage, - un système de circulation forcée, - un système d'entreposage du solvant, - un générateur d'air chaud, L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante accompagnée de dessins en annexe, parmi lesquels - la figure 1 schématise l'installation de décontamination, - la figure 2 illustre le fonctionnement du système de distillation du polychlorobiphényle. La présente invention vise un procédé de décontamination des transformateurs étanches à bain d'huile ainsi qu'une installation de décontamination pour la mise en oeuvre dudit procédé. Elle trouvera notamment son application dans le domaine de la lutte antipollution et de la sécurité pour débarrasser les noyaux, enroulements et autres organes internes ainsi que la cuve des transformateurs électriques de toute trace de polychlorobiphényle et de polychlorobenzènes. L'invention a plus particulièrement été développée dans le cadre de la dé contamination des transformateurs étanches à bain d'huile, toutefois d'autres types d'appareillages électriques ou non, ayant été en contact avec du P.C.B. peuvent parfaitement être traités selon le procédé de la présente invention sans sortir du cadre de celle-ci. Les P.C.B. ont largement été utilisés comme fluide caloporteur et diélectrique pour assurer le refroidissement des transformateurs haute tension de puissance. Ses propriétés physiques et chimiques l'ont destiné à cet usage sans restriction car, à l'origine, sa réelle toxicité était inconnue. A la suite d'accidents graves, ce produit s'est révélé dangereux, surtout à haute température au-delà de 3000C car il se décompose en gaz extrêmement toxiques, tels que les dibenzofuranes avec leurs nombreux isomères et la dibenzodioxine. Ces gaz provoquent de graves troubles cutanés, dans le sang et les voies respiratoires, notamment. Une réglementation permet de contrôler l'usage des P.C.B. et le pyralène précisément à base de P.C.B. et d'un solvant tel que le trichlorobenzène, ne sera plus utilisé en tant que fluide caloporteur et diélectrique pour assurer le refroidissement des transformateurs étanches à bain d'huile. L'élimination du liquide à base de P.C.B. ne pose pas de difficulté. Elle est effectuée par des organismes spécialisés qui détruisent le fluide à très haute température par incinération. Par contre, en ce qui concerne les matériaux qui ont été pollués par contact avec le fluide caloporteur à base de P.C.B., leur décontamination est plus délicate à réaliser. I1 faut souligner à cet égard qu'une teneur de cent grammes de P.C.B. pour un poids total de matière de une tonne rend cette dernière irrécupérable et elle doit être éliminée comme déchet. Dans un transformateur, les enroulements de cuivre, les isolants à base de papier ou carton, le noyau ainsi que la cuve sont entrés en contact avec le P.C.B. Par conséquent, leur récupération en tant que ferraille ou pour être réutilisé doit préalablement faire l'objet d'une décontamination. Actuellement, le transformateur est entièrement démonté, les différentes pièces sont acheminées vers un centre de traitement équipé d'un autoclave où les pièces subissent l'action d'un solvant que l'on évapore et condense à plusieurs reprises pour extraire le P.C.B. Cette opération de décontamination est coûteuse et longue puisque, outre le démontage, il est nécessaire de transporter les pièces jusqu'à un établissement spécialisé. La figure 1 représente un transformateur (1) étanche à bain d'huile, qui doit faire l'objet du procédé de décontamination selon la présente invention. Dans l'exemple choisi, il s'agit d'un transformateur triphasé qui présente par conséquent à l'intérieur de sa cuve (2) trois enroulements (3), (4) et (5) reliés par un noyau magnétique. D'autres organes électriques, tels que des bornes de raccordement, non illustrés auraient également pu être disposés à l'intérieur de la cuve (2). La cuve (2) est fermée par un couvercle (6) de manière étanche, il s'agit des éléments d'origine du transformateur (1) Le procédé est appliqué in situ sans aucun démontage des organes internes (3), (4) et (5) du transformateur (1). Selon le procédé de décontamination de la présente invention, celui-ci se décompose en trois phases définies comme suit. Après vidange complète du pyralène du transformateur (1), on remplit la cuve (2) d'un solvant liquide du P.C.B. On provoque une circulation forcée du solvant dans la cuve (2). Le solvant pollué est récupéré. A l'issue de cette première étape, la cuve (2) est vidée et on lave par aspersion l'intérieur de la cuve à l'aide de rampes (7) préalablement mises en place dans la cuve (2) du transformateur (1). On utilise à cet effet deux ou plusieurs rampes (7) munies de gicleurs qui ont été installées à l'intérieur de la cuve lors d'un démontage du couvercle (6). Le liquide qui a ruissellé le long des noyaux et enroulements (3), (4) et (5) est récupéré dans le fond de la cuve (2) du transformateur (1) et extrait par une pompe adéquate qui l'envoie selon le cas soit à une recirculation à l'intérieur de la cuve (2), soit vers un bac de récupération de solvants pollués puis vers le distillateur. Enfin, après égouttage, on vidange la cuve (2) du transformateur (1) et on fait circuler de l'air chaud à l'intérieur de la cuve pour éliminer les dernières vapeurs de solvant, l'air est ensuite condensé en sortie pour récupérer les restes de solvant. Une action plus énergique du solvant peut etre obtenue durant la première phase du traitement en engendrant des ultra-sons dans la cuve (2) du transformateur. Par ailleurs, de préférence, on. vidange de manière étanche la cuve (2) à l'issue de la première phase de sorte à créer une dépression dans la cuve (2) que l'on entretient durant la seconde phase du traitement grâce à un équilibre en phase vapeur du solvant. Pour ne pas engendrer des contraintes trop importantes au niveau de la cuve (2), il est nécessaire de contrôler la dépression durant la création du vide et la deuxième phase du traitement. Ceci est obtenu en ajustant la température du solvant en amont de son introduction dans la cuve (2). En augmentant la température du solvant, on facilite sa vaporisation dans la cuve, ce qui minimise la dépression. La dépression maximale acceptable étant fixée par les caractéristiques propres du transformateur la dépression pouvant se situer par exemple entre 0,2 et 0,8 bar. Le remplissage complet de la cuve (2) du transformateur (1) avec dù solvant ainsi que la circulation forcée à haute vitesse de celui-ci dans la cuve pourront être effectués à plusieurs reprises avec du solvant neuf. La dépression créée à l'intérieur de la cuve (2) lors de la vidange du solvant à l'aide d'une pompe d'extraction permet la formation d'un vide suffisant à l'imprégnation profonde par le solvant des noyaux et des enroulements pour les débarrasser à coeur de P.C.B. On pourra avantageusement mesurer la teneur en P.C.B. résiduelle dans le solvant récupéré durant la phase de traitement par aspersion, ce qui permettra de prolonger cette opération jusqu'au seuil de P.C.B. acceptable. I1 faut souligner que le solvant permet de récupérer non seulement les polychlorobiphényles mais également les trichlorobenzènes présents en mélange dens le pyralène. Le solvant pollué en P.C.B. et T.C.B. pourra ensuite être régénéré à l'aide d'un distillateur spécial dont la description est donnée ci-après. La mise en oeuvre du procédé de décontamination décrit est de préférence réalisée à l'aide de l'installation de décontaminetion illustrée à la figure 1. Cette installation de décontamination comprend les ensembles suivants. Un groupe portable de condensation (8) formé d'un condensateur de surface (9) proprement dit et d'un refroidisseur (10). L'ensemble est piloté par un contrôle vacuostatique (11) agissant sur le débit de fluide des échangeurs de chaleur du condensateur (9) et du refroidisseur (10) De préférence, le refroidissement est assuré à contrecourant par un passage de liquide (eau ou huile selon le cas) et la décharge des incondensats non miscibles du condensateur primaire (9) s'effectue à travers une vanne clapet et une trappe avant la décharge dans l'atmosphère. Un groupe de pompage (12) qui sert au déplacement des liquides est muni d'un refroidisseur (13). La pompe (12) et ses asservissements sont du type isobarique à grand débit, contrôlé par un double niveau (14) contrôlant le niveau intérieur de la cuve (2). Un système (15) de circulation forcée du solvant. Ce système (15) peut alimenter soit la circulation forcée (16) du solvant à l'intérieur de la cuve (2), soit l'sspersion (17) du solvant à travers les rampes (7) de giclage par variation de débit. Le système est complété par un réchauffeur auxiliaire (18) muni d'un bypass (19) dûment piloté qui permet de régler la tension de vapeur saturante interne du solvant dans la cuve (2) et donc le degré de vide entretenu. La possibilité du lavage par immersion complète ou par aspersion est assurée à l'aide d'un dispositif à passage concentrique préalablement mis en oeuvre à l'occasion du décuvage, capable d'assurer un passage du liquide suffisant à l'intérieur pour les rampes (7) et à l'extérieur pour la circulation forcée. Un système d'entreposage du solvant (20), constitué de deux cuves thermostatées (21) et (22). L'une (22) contenant le solvant pollué au pyralène, l'autre (21) le solvant régénéré provenant soit de l'installation de distillation décrite ultérieurement, soit du système de condensation (8) cité précédemment. L'installation de décontamination comprend également un générateur d'air chaud non illustré, qui permet d'assurer le séchage terminal de la cuve (2) et de son contenu. En outre, une série de plaques à ultra-sons seront judicieusement disposées à l'intérieur de la cuve (2) pour faciliter l'action du solvant. La figure 2 schématise le principe de fonctionnement du système de distillation du solvant pour la séparation du solvant des polychlorobiphéniles et trichlorobenzène. Ce système se compose d'un évaporateur (23) formé d'une cuve (24) étanche munie de niveaux (25), thermorégulateurs (26), barorégulateurs et démister (27). La cuve (24) comprend également des réchauffeurs à immersion (28) dont le fonctionnement est piloté en fonction de la pression et de la température. L'installation de distillation comprend également un système de condensation (29) formé d'un condensateur à surface (30) monté en tandem avec un refroidisseur (31), l'échange thermique s'effectuant de préférence à contrecourant. Le fluide de réfrigération sera, selon les cas, ou un liquide du type eau ou huile, ou un gaz du type air ou gaz refroidi. La décharge du condensateur (30) est munie d'une vanne de non retour suivie d'une trappe avant d'être envoyée dans l'atmosphère. Le système est contrôlé à l'aide de sondes et capteurs appropriés. Le système (29) est complété par deux cuves de stockage (21) et (22) à température contrôlée pour le solvant pollué et le solvant régénéré et par un système de pompage (32) assurant la translation des liquides et le maintien de la vitesse de distillation, ainsi qu'un séparateur gravimétrique eau-solvant.. D'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'Homme de l'Art, auraient également pu être envisagées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Procédé de décontamination des transformateurs étanches à bain d'huile, qui trouvera notamment son application dans le domaine de la sécurité pour débarrasser les noyaux, enroulements et autres organes internes, ainsi que la cuve, de traces de polychlorobiphényle, c a r a c t é r i s é en ce que on réalise le traitement comportant es trois phases suivantes - après vidange de la cuve (2), on remplit celle-ci de solvant des polychlorobiphényles liquides et on provoque une circulation forcée du solvant dans la cuve (2) du transformateur (1), le solvant pollué étant récupéré, - la cuve (2) étant vidée, on lave par aspersion l'intérieur de la cuve (2) à l'aide de rampes (7) d'aspersion préalablement mises en place dans la cuve du transformateur (1), - on vidange la cuve (2) du transformateur et on fait circuler de l'air chaud à l'intérieur de la cuve, qui est ensuite condensé en sortie. 2. Procédé de décontamination, selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce qu'on vidange de manière étanche la cuve (2) du transformateur (1) à l'issue de la première phase du traitement de sorte à créer une dépression que l'on entretient durant la seconde phase du traitement par un équilibre en phase vapeur du solvant. 3. Procédé de décontamination, selon la revendication 2, c a r a c t é r i s é en ce que l'on entretient et contrôle la dépression dans la cuve (2) du transformateur en ajustant la température du solvant en amont de son introduction dans ladite cuve. 4. Procédé de décontamination, selon la revendication 1, c a r a c t é r is é en ce qu'on émet des ultra-sons dans la cuve (2) du transformateur (1) durant le première phase du traitement. 5. Procédé de décontamination, selon la revendication 3, c a r a c t é r i s é en ce qu'on opère durant la seconde phase du traitement sous une pression inférieure à un bar. 6. Installation de décontamination des transformateurs étanches à bain d'huile, selon une mise en oeuvre du procédé de la revendication 1 c a r a c t é r i s é e par le fait qu'elle comprend - un système portable de condensation (8), - un groupe de pompage (12), - un système de circulation forcée (15), - un système d'entreposage du solvant (20), - un générateur d'air chaud. 7. Installation de décontamination, selon la revendication 6, c a r a c t é r i s é e par le fait que le système portable de condensation (8) est formé d'un condensateur de surface (9) et d'un refroidisseur (10). 8. Installation de décontamination, selon la revendication 6, c a r a c t é r i s é e par le fait qu'elle comprend un ensemble de plaques à ultrasons. 9. Installation de décontamination, selon la revendication 6, c a r a c t é r i s é e par le fait que le système de circulation forcée (15) est complété par un réchauffeur auxiliaire (18) piloté en température pour régler la tension de vapeur du solvant. 10. Système de décontamination, selon la revendication 6, c a r a c t é r i s é par le fait qu'elle comprend un système de distillation formé d'un évaporateur (23) et d'un système de condensation (29).