La criticità “Zolfo corrosivo da sottoprodotti di combustione dello zolfo – C3″ è causata dai trattamenti di rigenerazione dell’olio che prevedono la riattivazione delle terre follari (ed altri adsorbenti particellari) mediante un processo di combustione. Questo processo di termo-ossidazione incontrollata (> 370 °C) degrada lo zolfo presente nell’olio producendo tre distinte criticità:
A. la contaminazione dell’olio rigenerato con la formazione di sottoprodotti altamente corrosivi (H2S-solfuro di idrogeno, mercaptani, zolfo elementale, ecc.)
B. la corrosione delle parti in rame e argento con formazione di solfuro di rame e solfuro di argento all’interno del trasformatore impregnato con olio rigenerato (es.: contatti del commutatore sotto carico)
C. Emissioni nell’ambiente di CO2 e di contaminanti come H2S e PCDD-Diossine e PCDF-Furani in caso di contaminazione di PCB-Policlorobifenili e altri composti clorurati e persistenti-POPs
| Cause della criticità “Zolfo corrosivo da sottoprodotti di combustione dello zolfo – C3” | Quando può verificarsi (fasi del ciclo di vita) |
| Carenza dei requisiti di acquisto degli oli (nuovi o riciclati) | Requisiti ed acquisto |
| Carenza nel controllo qualità per i singoli lotti o singole forniture di olio isolante | Accettazione oli isolanti |
| Carenza nelle procedure analitiche per la verifica dei composti solforati corrosivi | Accettazione olio, factory test, installazione e pre-energizzazione, esercizio, vecchiaia, post mortem |
| Cross contamination per l’impiego di olio, impianti, cisterne o contenitori contaminati da composti solforati corrosivi (per rabbocchi, impregnazioni, riempimenti o trattamenti) | factory test, installazione e pre-energizzazione, esercizio, vecchiaia, post mortem (riciclaggio olio) |
Per comprendere gli effetti dannosi dei trattamenti di rigenerazione degli oli che riattivano le terre follari mediante combustione, occorre conoscere qualche dettaglio in più su come avviene la riattivazione.
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I trattamenti di rigenerazione dell’olio vengono eseguiti impiegando tecniche e soluzioni impiantistiche differenti. Alcune di queste “rigenerano” l’olio facendolo fluire attraverso colonne contenenti terre follari (o altri supporti particellari adsorbenti). L’olio passa attraverso le terre ad una temperatura di 60-80 °C
Le terre follari non sono in grado di decontaminare PCB, DBDS o altri composti corrosivi solforati
Quando le terre follari si saturano, possono essere sostituite (con produzione di rifiuto da smaltire) oppure riattivate con combustione. La criticità C3 è generata proprio da questa fase.
Per riattivare le terre si interrompe il flusso dell’olio nella colonna e si procede al drenaggio dell’olio
N.B. Un’aliquota significativa dell’olio dopo il drenaggio rimane impregnato nelle cavità delle terre follari.
Lo step successivo è la combustione. Scendendo in dettaglio, in questa fase avviene:
A. il riscaldamento di una estremità della colonna fino alla temperatura di innesco (circa 350-400 °C);
B. l’immissione, nell’estremità opposta della colonna, del comburente (ossigeno dell’aria) sotto pressione;
C. la vera e propria combustione dell’olio impregnato nelle terre follari fino al completo esaurimento del combustibile (olio).
Durante la combustione il fronte di fiamma (temperature di 700-800 °C) si sposta progressivamente dal punto di innesco verso la parte opposta della colonna. A combustione terminata si interrompe l’immissione del comburente e si procede al raffreddamento della colonna e del supporto particellare al suo interno
La durata della riattivazione è di circa 12-18 ore
Esempio reale
Una colonna con un volume di 200 litri può contenere circa 150 Kg di terre follari (a secco); le terre follari possono trattenere olio fino al 50% del loro peso. Ne consegue che, nonostante il drenaggio dell’olio, nelle terre follari da riattivare rimangono intrappolati ancora 75 Kg di olio. Ipotizzando una concentrazione di zolfo totale di 10.000 mg/Kg, significa che in quell’aliquota d’olio ci sono 750.000 mg di zolfo, cioè 750 g!
In conclusione, al fine di riattivare le terre follari, di fatto saranno bruciati 75 Kg di olio con 750 g di zolfo generando sottoprodotti altamente corrosivi nella massa d’olio del trasformatore e generando pericolose emissioni nell’ambiente.
Meccanismi di guasto
La contaminazione dei composti solforati corrosivi nell’olio rigenerato crea un incontrollato fenomeno di cross contamination sul parco trasformatori con elevata probabilità di guasto a causa della formazione di solfuro di rame e solfuro di argento (es.: contatti dei commutatori sotto carico o degli interruttori). Il solfuro di rame cresce all’aumentare della temperatura, toccando il suo apice in presenza di punti caldi localizzati. La conseguenza è la formazione di depositi e macro particelle che possono circolare pericolosamente nell’olio provocando scariche parziali ed archi di potenza.
Il solfuro di rame però può formarsi anche a partire dagli avvolgimenti, anch’essi in rame. In questo caso avviene una migrazione progressiva del solfuro di rame dai conduttori degli avvolgimenti agli strati di carta che li avvolgono. I cristalli di solfuro di rame spingono sugli strati di carta e progressivamente arrivano allo strato superficiale della carta (più esterno) fino a farle perdere le proprietà isolanti. Anche in questo caso possono generarsi scariche parziali e archi di potenza fino al guasto catastrofico.
La corrosione può incrementare se nell’olio di partenza sono presenti significative concentrazioni di composti organici clorurati (es.: PCB, triclorobenzeni), che sottoposti a degradazione termica tendono a formare dei sottoprodotti altamente tossici (PCDD-diossine, PCDF-furani) nonché altri composti con cloro libero o acido cloridrico HCl.
