卡拉奇核電廠2號機組熱試期間廠房甲醛監(jiān)測治理的實踐與思考

趙方 任忠 鄒詳 趙巖 姜二龍

[摘 要] 核電廠調試熱試期間，主系統(tǒng)管道升溫過程中保溫材料受熱揮發(fā)出甲醛氣體，會對人體產(chǎn)生傷害。海外華龍首堆卡拉奇核電廠2號機組熱試過程中安全管理人員，結合工程特點，通過現(xiàn)場實踐探索，制定了適用于現(xiàn)場的甲醛監(jiān)測策略、信息告知、職業(yè)健康防護、治理等系列方法。文章通過分析甲醛實際監(jiān)測數(shù)據(jù)，展示了熱試期間反應堆廠房等廠房內甲醛含量的范圍、變化趨勢；通過分析熱試期間廠房內甲醛含量與主系統(tǒng)升溫速率、廠房通風循環(huán)運行方式及其他產(chǎn)生甲醛的工作活動有聯(lián)系，明確了影響廠房內甲醛含量的因素，最后提出了核電廠熱試期間減少甲醛濃度的建議，有利于減少甲醛對現(xiàn)場工作人員的傷害，提高核電廠調試熱試期間工作人員的職業(yè)健康水平。

[關鍵詞] 核電廠；熱試；甲醛；監(jiān)測治理

中圖分類號： X831 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1722（2021）13-0082-03

核電廠熱試是指通過反應堆冷卻劑泵運轉和穩(wěn)壓器、電加熱器投用，使反應堆冷卻劑系統(tǒng)升溫升壓至熱停堆工況，并在各特定試驗平臺執(zhí)行的一系列調試試驗。該階段主系統(tǒng)將首次升溫升壓至291.7℃，15.4MPa，并長時間維持在此溫度壓力平臺，二回路相關系統(tǒng)也會首次升溫并在一定時間段維持在290℃，7.2Mpa。一、二回路系統(tǒng)首次快速升溫會導致這些管路和設備上的保溫材料受熱釋放出含甲醛的有毒害氣體。

一、甲醛監(jiān)測治理的意義

（一）甲醛對人體的危害

甲醛在廠房內積聚并持續(xù)升高的話會對人體造成一定的傷害，甚至致人死亡。人體接觸不同濃度甲醛時會造成不同的傷害：0～0.08mg/m3，人體無明顯不適；0.08～0.1mg/m3，人體感到異味和不適感；0.1～0.3mg/m3，可刺激人的眼睛引起流淚；0.3～0.5mg/m3，引起人體咽喉不適或疼痛、嘔吐、咳嗽、胸悶、氣喘甚至肺氣腫；0.5～30mg/m3，人體產(chǎn)生炎癥、水腫現(xiàn)象，甚至危及人的生命；>30mg/m3，可當即導致人死亡[1]。

（二）核電廠熱試期間甲醛治理歷史背景

據(jù)筆者的實際經(jīng)歷和經(jīng)驗可知，目前各個核電廠熱試期間核島（以下簡稱NB）廠房和常規(guī)島廠房會在特定時間產(chǎn)生異味氣體，如方家山核電廠1、2號機組、福清核電廠1、2號機組、恰?，敽穗姀S3、4號機組熱試期間部分時段試驗人員均聞到有刺鼻的氣味，工作過程中個別人員甚至出現(xiàn)頭暈、惡心、嘔吐等現(xiàn)象，當時參與調試的工作人員未懷疑其中含有甲醛，未進行監(jiān)測，也未從管理上采取成體系的應對和防護措施。

（三）提升核電廠調試期間甲醛監(jiān)測治理水平

隨著國家對工程建設期間的職業(yè)健康管理重視程度不斷加強，對施工建設單位職業(yè)健康管理和防護逐步提出了更高更細的要求。因此，加強核電廠調試熱試期間甲醛的監(jiān)測治理，并在實踐中形成一套行之有效的甲醛防治方案，則成為核電廠調試期間安全管理人員需要思考的問題。本文以卡拉奇核電廠2號機組（以下簡稱K2機組）熱試期間的甲醛監(jiān)測和治理為例，介紹了核電廠熱試期間行之有效的甲醛防治方案，并對后續(xù)的改進方向進行了思考。

二、K2機組熱試期間甲醛監(jiān)測治理實踐

（一）監(jiān)測

1.監(jiān)測頻度。在K2機組熱試期間對NB廠房的甲醛監(jiān)測頻度管控原則：（1）首次升溫初期，主系統(tǒng)溫度壓力變化時，固定時間測量，每天3次；測量時間選在每天早晨現(xiàn)場人員上班前半小時，以便測量完成制定相應的管控要求。（2）首次升溫，主系統(tǒng)溫度在某個壓力平臺穩(wěn)定，甲醛監(jiān)測結果顯示甲醛含量連續(xù)兩天穩(wěn)定或者下降，則將測量頻度調整為每天2次；測量時間選在每天早晨現(xiàn)場人員上班前半小時，以便測量完成制定相應的管控要求。（3）首次升溫，主系統(tǒng)溫度開始下降，則可將甲醛監(jiān)測頻度調整為每天1次。（4）再次升溫，參照首次升溫策略實施。（5）當NB廠房內甲醛含量非預期升高時，則增加監(jiān)測頻度。（6）NB廠房內通風循環(huán)或者進排風量有調整，則在調整2～3小時后對NB廠房內甲醛含量進行監(jiān)測。（7）觀測到NB廠房各入口附近有油漆、封堵作業(yè)時增加相應區(qū)域的監(jiān)測頻次?？傊兹┍O(jiān)測的頻度在一定時間內應該保持穩(wěn)定，同時隨著監(jiān)測結果做適當調整；當影響甲醛含量的因素發(fā)生變化后應該及時增加監(jiān)測頻度，最終根據(jù)檢測結果變化情況再做調整。

2.監(jiān)測地點。甲醛監(jiān)測地點的選定需要根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測的甲醛結果的情況來選擇，從職業(yè)健康安全防護的角度來考慮，應將熱試期間人員正常工作可達到的甲醛含量最高的點確定為標準測量點。由于實踐發(fā)現(xiàn)核電廠熱試期間NB廠房每層甲醛含量不盡相同，因此應在NB廠房每層選擇一個有代表性的標準測量點。

3.監(jiān)測人員。安排核電廠熱試期間甲醛監(jiān)測人員需在現(xiàn)場工作人員正常上班前完成甲醛測量并將甲醛測量數(shù)據(jù)進行公示；同時在主系統(tǒng)開始升溫初期，每天監(jiān)測甲醛3次，另外需要合理安排甲醛監(jiān)測人員夜間值班測量。

（二）治理

1.甲醛監(jiān)測信息告知。K2機組熱試期間，結合現(xiàn)場工作實際，采取了現(xiàn)場告知、線上通報的方式匯報現(xiàn)場甲醛監(jiān)測信息。在NB廠房0m人員閘門門口放置公示牌，同時在NB廠房8m應急人員閘門處張貼告知單，甲醛監(jiān)測人員每次完成甲醛監(jiān)測工作后更新監(jiān)測公示牌和告知單的甲醛監(jiān)測數(shù)據(jù)，使現(xiàn)場工作人員了解到當前工作環(huán)境中的甲醛信息。同時借助現(xiàn)場各單位負責人所在工作微信群、現(xiàn)場安全管理人員所在工作微信群，對甲醛信息進行及時匯報，確保整個項目管理層、安全管理層能及時迅速掌握第一手甲醛監(jiān)測信息。

2.個人防護要求。根據(jù)工作環(huán)境中接觸不同含量的甲醛對人體造成傷害的不同，現(xiàn)場也對工作小組成員組成、工作時長、防護用品的配備等提出具體的管控要求。當現(xiàn)場甲醛含量在0～0.1mg/m3時，無防護要求，對工作小組成員、工作時長、工作范圍無限制；當現(xiàn)場甲醛含量在0.1～0.3mg/m3時，建議佩戴防護面罩，對工作小組成員、工作時長、工作范圍無限制；當現(xiàn)場甲醛含量在0.3～0.5mg/m3時，必須佩戴防護面罩，需兩人同時進入，單次工作時長不超過2個小時，對工作范圍無要求；當現(xiàn)場甲醛含量>0.5mg/m3時，必須佩戴防護面罩，需兩人同時進入，單次工作時長不超過2個小時，工作范圍僅限執(zhí)行主線工作任務，且需經(jīng)過調試工程師批準。

3.應急防護用品的準備。為應對核電廠熱試期間，緊急進入NB廠房但防護不足等情況，現(xiàn)場管理方需在NB廠房0m人員閘門入口處放置適量的甲醛防護面罩，同時配備備用的甲醛監(jiān)測儀表，從而保證現(xiàn)場工作人員在需要監(jiān)測甲醛含量時隨時可測量甲醛含量以及突發(fā)情況下的甲醛防護能力。

三、K2機組熱試期間甲醛監(jiān)測數(shù)據(jù)與特點

實際觀測結果顯示核電廠熱試期間K2機組NB（核島）、ND（16.5m、20m主蒸汽管道經(jīng)過的房間）、CB（汽輪機廠房）均有甲醛產(chǎn)生，這與熱試期間覆蓋保溫材料且溫度升高的系統(tǒng)設備區(qū)域一致。

（一）CB廠房甲醛觀測

在甲醛實際觀測過程中發(fā)現(xiàn)CB廠房內甲醛存在的周期為非核沖轉前后幾天；非核沖轉前二回路蒸汽管線開始暖管，隨著蒸汽管線溫度的上升CB廠房開始可以探測到甲醛；但由于CB廠房通風良好，整個熱試期間CB廠房甲醛含量并未超過0.1mg/m3。

（二）ND16.5m、22.5m甲醛監(jiān)測

在甲醛實際觀測過程中發(fā)現(xiàn)熱試期間ND廠房16.5m、22.5m層監(jiān)測到甲醛含量最高能達到0.17mg/m3，但由于相應區(qū)域通風良好所以甲醛會快速消散。

（三）NB廠房甲醛監(jiān)測

熱試期間結合機組狀態(tài)對NB廠房內不同標高的區(qū)域進行甲醛含量動態(tài)監(jiān)測，所得數(shù)據(jù)見圖1。

從圖1可知：（1）K2機組熱試期間NB廠房甲醛含量最高達到0.63mg/m3（如圖1中標注“①”）。（2）甲醛含量的最高值出現(xiàn)在NB廠房16.5m平臺及其上方。（3）K2機組熱試開始時甲醛含量隨著系統(tǒng)溫度的上升快速增加，系統(tǒng)溫度穩(wěn)定時，甲醛含量逐漸減少。（4）第一次升溫15天后NB廠房內的甲醛含量已經(jīng)穩(wěn)定的低于0.1 mg/m3（如圖1中標注“④”）。（5）第二次升溫后NB廠房內的甲醛含量也會隨著溫度的上升快速增加，最高達到0.28mg/m3。（如圖1中標注“⑤”）（6）第二次升溫在NB廠房內可持續(xù)10天監(jiān)測到甲醛，其中6天后甲醛含量小于0.1 mg/m3。（如圖1中標注“⑥”）（7）甲醛含量最高值普遍出現(xiàn)在ND廠房標高16.5m，次高值出現(xiàn)在-3.5m，其他標高處甲醛含量略有不同。（8）異常數(shù)值說明：a當時為減少主系統(tǒng)熱損失，操作人員減少了VNA（核輔助廠房通風系統(tǒng)）進風量，NB廠房內甲醛含量突然升高（如圖1中標注“⑧a”）。b NB廠房 0m人員閘門外側刷油漆，導致NB廠房內甲醛含量異常升高（如圖1中標注“⑧b”）。c NB廠房7.5m在做防火封堵，導致NB廠房7.5m層甲醛含量異常升高（如圖1中標注“⑧c”）。（9）系統(tǒng)溫度上升至100℃之后系統(tǒng)設備保溫材料開始釋放出甲醛。（如圖1中標注“⑨”）

四、熱試過程中甲醛濃度的影響因素分析

通過K2機組熱試期間對NB廠房甲醛含量的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)甲醛含量和主系統(tǒng)的升溫速率、主系統(tǒng)的升溫次數(shù)、廠房內的通風狀況、其他產(chǎn)生甲醛活動等密切相關。

（一）廠房甲醛濃度與主系統(tǒng)溫度及其變化速率的關系

由圖1可知，當主系統(tǒng)溫度上升超過100℃時，廠房內的甲醛含量開始增加；主系統(tǒng)溫度上升速率越大甲醛含量上升越快；主系統(tǒng)溫度上升階段甲醛含量與升溫速率強正相關。當主系統(tǒng)溫度穩(wěn)定在290℃后，廠房內甲醛含量立即下降，但隨著時間的推移廠房內甲醛含量會在較長時間穩(wěn)定在某個水平。當主系統(tǒng)溫度下降至常溫后，廠房內甲醛含量隨即降為0。

（二）廠房甲醛濃度與主系統(tǒng)升溫次數(shù)的關系

由圖1可知，熱試期間K2機組主系統(tǒng)二次升溫，則甲醛含量依然會上升，但是峰值小于首次升溫甲醛含量的一半；由此可知隨著主系統(tǒng)升溫次數(shù)的增加廠房內甲醛含量會快速衰減。

（三）廠房甲醛濃度與廠房內通風狀況的關系

NB廠房的主要通風系統(tǒng)包含CPV（反應堆堆坑通風系統(tǒng)）、CCV（安全殼連續(xù)通風系統(tǒng)）、CSV（安全殼換氣通風系統(tǒng)）、RRV（控制棒驅動機構通風系統(tǒng)）、 VNA（核輔助廠房通風系統(tǒng)）等，它們共同組成熱試期間NB廠房空氣循環(huán)及換氣系統(tǒng)。當溫度穩(wěn)定的情況下NB廠房內的甲醛含量會隨著送排風的投運逐漸下降，在此過程中如果排風量突然減少會導致NB廠房內的甲醛含量突然升高，如圖1中⑧a數(shù)據(jù)所示。增大排風量有利于促進密閉空間中甲醛含量的消散。

同時由圖1可知，熱試期間NB廠房內甲醛含量的分布在標高方面呈現(xiàn)出標高低點、標高高點甲醛含量較高，中間層甲醛含量較低，這主要是因為由于NB廠房內標高地點-3.5m與標高高點22.5m以上空氣流動性相對較差，因此出現(xiàn)了甲醛聚集。因此增加NB廠房內的循環(huán)風量會使NB廠房內的甲醛分布更加平均。

（四）廠房內其他會產(chǎn)生甲醛的活動與甲醛濃度的關系

熱試期間NB廠房周圍也會有些油漆和封堵工作，這些工作會導致周圍空氣中甲醛含量的上升。如這些區(qū)域與NB 廠房0m人員閘門、NB 廠房8.5m應急人員閘門、NB 廠房22.5m設備閘門靠近甲醛會隨著空氣進入NB廠房，會導致廠房特定標高內甲醛含量異常升高。如圖1中⑧b、⑧c甲醛含量均顯示異常，這均是由于相關區(qū)域開展了防火封堵和油漆作業(yè)造成甲醛含量異常升高。

五、總結與改進

熱試期間針對甲醛含量超標所開展的監(jiān)測和治理，已經(jīng)形成一套相對固定的方式和方法。通過K2機組熱試實踐結果來看現(xiàn)場未發(fā)生熱試區(qū)域甲醛含量超標帶來的人員傷害，方法行之有效。但從改進核電廠調試熱試期間職業(yè)健康水平角度，我們可在后續(xù)核電廠調試熱試期間采取以下措施減少甲醛濃度：（1）減小主系統(tǒng)升溫速率；減小升溫速率可明顯降低主系統(tǒng)管道保溫層受熱過程中甲醛的釋放速率，但是熱試期間主系統(tǒng)的升溫速率受試驗、進度等各方面的影響，因此需要綜合考慮確定最佳主系統(tǒng)的升溫速率。（2）增加廠房通風量、循環(huán)風量；熱試期間通過增加廠房內的換氣量，即可有效降低廠房內的甲醛濃度。同時增加循環(huán)風量可有效加強廠房內的氣體循環(huán)，可有效減少甲醛局部聚集。但是大的送排風會導致主系統(tǒng)散熱量的增加，因此需要主控室操縱人員綜合考慮選定送排風參數(shù)。（3）提高設備管道保溫材料質量、性能；甲醛的釋放，本質上取決于保溫材料質量，以及所使用的保溫材料的數(shù)量。后續(xù)核電機組建設過程中可通過進一步提升保溫材料的性能、質量，從而減少保溫材料的使用量和熱試過程中甲醛釋放量。

參考文獻：

[1] 王慧娟.淺談室內甲醛對人體的危害[J].西部大開發(fā)（中旬刊），2012（07）：33.