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隨著社會經濟的發展,以及基礎建設的鋪建,我國電力設備應用及其龐大,變壓器的生產與使用數量也在呈幾何數量增長,基于這個現狀,廢舊變壓器的回收利用的市場也迎來了黃金發展期。
變壓器是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置,主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵芯(磁芯)。可以分為單相變壓器和三相變壓器,干式變壓器和油浸式變壓器等。
由于變壓器是不同組件構成,所以一般回收變壓器都會進行拆解,回收里面的銅。一般我們稱從變壓器拆解得到的銅成為變壓器銅,它包括:純銅零部件、銅絲等。
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一般來講變壓器是一種電力設備,它很少有移動部件并需要很少的維護,因此我們可以非常肯定地說變壓器在全生命周期內除了已經使用的材料,沒有其它增加的材料。配電變壓器設計時在50%-60%負荷條件下,無論變壓器使用的是何種能源,變壓器的材料在全生命周期結束時基本都能被回收,許多研究都試圖發現配電變壓器金屬材料的回收率,綜合考慮了金屬殘片情況、回收程序的效率比、終生產的純度的影響等,為了簡化,本文將變壓器金屬回收比例設定在75%,使用正確的流程礦物油可以全部回收。其它殘余要么做填埋處理要么作為有害物處理。變壓器的回收本身就是一個特殊的行業,它的基本原理適用于變壓器的各個部分無論其回收率如何。
回收銅需要很少的能源,相比采礦回收銅碳排放更少。因此只有12%的已知的銅礦被開采,因為銅可以無限地循環利用,這使銅回收循環利用更加有價值。但在回收銅過程中一個特別需要注意的問題是如何保持其導電和導熱性能方面的。
礦物質油或稱為變壓器油是由石油中提煉出來的,對環境非常有害,因此進行回收處理。回收處理和提煉方法因不同的處理單位而異,但總的來講,需要經過多道的化學提煉程序,以便去掉不想要的水分和雜質。現在已經有設備可以將礦物質油中的百萬分級別的多氯聯苯提煉出來,多氯聯苯是對人體和環境極為有害的。
回收這些材料需要用非常的設備和特殊流程來處理。下表可以看到按電壓等級可以回收的材料。
為了未來的回收工程,建立一些必要的參數。這是的:
1)配電變壓器退役需要40年的時間,這意味著變壓器上的每一個器件都經過了40年的生命周期,40年的期限是大的制約因素。
2)經過回收,75%金屬可以被回收。它們包括鐵、銅、硅鋼。
3)在回收過程中,95%的油可以被回收,其它5%是雜質和不可回收部分。
3.1 過去的回收情況和2020到2030時候的回收工程
如果把40年生命周期做為條件,未來回收2020年到2030年退運的配電變壓器,研究1980-1990年安裝的配電變壓器。表3是個典型樣本。在理想條件下,這些配電變壓器將在2020-2030退運。同時要考慮到2030年以后配電變壓器回收材料的數量將翻倍,因為1990年投運的變壓器大量增加。
從回收工程角度,配電變壓器的回收是一個常規的工程。然而一些指標為此而建立。在回收銅的過程中要注意保持它的導電性。由于存在多氯聯苯這個事實,非常認真對它做出分析并有的設備來收集多氯聯苯,如果沒有設備,多氯聯苯作為有害物質來處理。從財務角度,建立一個特殊的回收系統需要很多資源,這是考慮的。
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