卡拉奇核电厂2号机组热试期间厂房甲醛监测治理的实践与思考

2021-08-23赵方任忠邹详赵岩姜二龙

管理学家 2021年13期

赵方任忠邹详赵岩姜二龙

[摘要] 核电厂调试热试期间，主系统管道升温过程中保温材料受热挥发出甲醛气体，会对人体产生伤害。海外华龙首堆卡拉奇核电厂2号机组热试过程中安全管理人员，结合工程特点，通过现场实践探索，制定了适用于现场的甲醛监测策略、信息告知、职业健康防护、治理等系列方法。文章通过分析甲醛实际监测数据，展示了热试期间反应堆厂房等厂房内甲醛含量的范围、变化趋势；通过分析热试期间厂房内甲醛含量与主系统升温速率、厂房通风循环运行方式及其他产生甲醛的工作活动有联系，明确了影响厂房内甲醛含量的因素，最后提出了核电厂热试期间减少甲醛浓度的建议，有利于减少甲醛对现场工作人员的伤害，提高核电厂调试热试期间工作人员的职业健康水平。

[关键词] 核电厂；热试；甲醛；监测治理

中图分类号： X831 文献标识码：A 文章编号：1674-1722（2021）13-0082-03

核电厂热试是指通过反应堆冷却剂泵运转和稳压器、电加热器投用，使反应堆冷却剂系统升温升压至热停堆工况，并在各特定试验平台执行的一系列调试试验。该阶段主系统将首次升温升压至291.7℃，15.4MPa，并长时间维持在此温度压力平台，二回路相关系统也会首次升温并在一定时间段维持在290℃，7.2Mpa。一、二回路系统首次快速升温会导致这些管路和设备上的保温材料受热释放出含甲醛的有毒害气体。

一、甲醛监测治理的意义

（一）甲醛对人体的危害

甲醛在厂房内积聚并持续升高的话会对人体造成一定的伤害，甚至致人死亡。人体接触不同浓度甲醛时会造成不同的伤害：0～0.08mg/m3，人体无明显不适；0.08～0.1mg/m3，人体感到异味和不适感；0.1～0.3mg/m3，可刺激人的眼睛引起流泪；0.3～0.5mg/m3，引起人体咽喉不适或疼痛、呕吐、咳嗽、胸闷、气喘甚至肺气肿；0.5～30mg/m3，人体产生炎症、水肿现象，甚至危及人的生命；>30mg/m3，可当即导致人死亡[1]。

（二）核电厂热试期间甲醛治理历史背景

据笔者的实际经历和经验可知，目前各个核电厂热试期间核岛（以下简称NB）厂房和常规岛厂房会在特定时间产生异味气体，如方家山核电厂1、2号机组、福清核电厂1、2号机组、恰希玛核电厂3、4号机组热试期间部分时段试验人员均闻到有刺鼻的气味，工作过程中个别人员甚至出现头晕、恶心、呕吐等现象，当时参与调试的工作人员未怀疑其中含有甲醛，未进行监测，也未从管理上采取成体系的应对和防护措施。

（三）提升核电厂调试期间甲醛监测治理水平

随着国家对工程建设期间的职业健康管理重视程度不断加强，对施工建设单位职业健康管理和防护逐步提出了更高更细的要求。因此，加强核电厂调试热试期间甲醛的监测治理，并在实践中形成一套行之有效的甲醛防治方案，则成为核电厂调试期间安全管理人员需要思考的问题。本文以卡拉奇核电厂2号机组（以下简称K2机组）热试期间的甲醛监测和治理为例，介绍了核电厂热试期间行之有效的甲醛防治方案，并对后续的改进方向进行了思考。

二、K2机组热试期间甲醛监测治理实践

（一）监测

1.监测频度。在K2机组热试期间对NB厂房的甲醛监测频度管控原则：（1）首次升温初期，主系统温度压力变化时，固定时间测量，每天3次；测量时间选在每天早晨现场人员上班前半小时，以便测量完成制定相应的管控要求。（2）首次升温，主系统温度在某个压力平台稳定，甲醛监测结果显示甲醛含量连续两天稳定或者下降，则将测量频度调整为每天2次；测量时间选在每天早晨现场人员上班前半小时，以便测量完成制定相应的管控要求。（3）首次升温，主系统温度开始下降，则可将甲醛监测频度调整为每天1次。（4）再次升温，参照首次升温策略实施。（5）当NB厂房内甲醛含量非预期升高时，则增加监测频度。（6）NB厂房内通风循环或者进排风量有调整，则在调整2～3小时后对NB厂房内甲醛含量进行监测。（7）观测到NB厂房各入口附近有油漆、封堵作业时增加相应区域的监测频次。总之甲醛监测的频度在一定时间内应该保持稳定，同时随着监测结果做适当调整；当影响甲醛含量的因素发生变化后应该及时增加监测频度，最终根据检测结果变化情况再做调整。

2.监测地点。甲醛监测地点的选定需要根据现场监测的甲醛结果的情况来选择，从职业健康安全防护的角度来考虑，应将热试期间人员正常工作可达到的甲醛含量最高的点确定为标准测量点。由于实践发现核电厂热试期间NB厂房每层甲醛含量不尽相同，因此应在NB厂房每层选择一个有代表性的标准测量点。

3.监测人员。安排核电厂热试期间甲醛监测人员需在现场工作人员正常上班前完成甲醛测量并将甲醛测量数据进行公示；同时在主系统开始升温初期，每天监测甲醛3次，另外需要合理安排甲醛监测人员夜间值班测量。

（二）治理

1.甲醛监测信息告知。K2机组热试期间，结合现场工作实际，采取了现场告知、线上通报的方式汇报现场甲醛监测信息。在NB厂房0m人员闸门门口放置公示牌，同时在NB厂房8m应急人员闸门处张贴告知单，甲醛监测人员每次完成甲醛监测工作后更新监测公示牌和告知单的甲醛监测数据，使现场工作人员了解到当前工作环境中的甲醛信息。同时借助现场各单位负责人所在工作微信群、现场安全管理人员所在工作微信群，对甲醛信息进行及时汇报，确保整个项目管理层、安全管理层能及时迅速掌握第一手甲醛监测信息。

2.个人防护要求。根据工作环境中接触不同含量的甲醛对人体造成伤害的不同，现场也对工作小组成员组成、工作时长、防护用品的配备等提出具体的管控要求。当现场甲醛含量在0～0.1mg/m3时，无防护要求，对工作小组成员、工作时长、工作范围无限制；当现场甲醛含量在0.1～0.3mg/m3时，建议佩戴防护面罩，对工作小组成员、工作時长、工作范围无限制；当现场甲醛含量在0.3～0.5mg/m3时，必须佩戴防护面罩，需两人同时进入，单次工作时长不超过2个小时，对工作范围无要求；当现场甲醛含量>0.5mg/m3时，必须佩戴防护面罩，需两人同时进入，单次工作时长不超过2个小时，工作范围仅限执行主线工作任务，且需经过调试工程师批准。

3.应急防护用品的准备。为应对核电厂热试期间，紧急进入NB厂房但防护不足等情况，现场管理方需在NB厂房0m人员闸门入口处放置适量的甲醛防护面罩，同时配备备用的甲醛监测仪表，从而保证现场工作人员在需要监测甲醛含量时随时可测量甲醛含量以及突发情况下的甲醛防护能力。

三、K2机组热试期间甲醛监测数据与特点

实际观测结果显示核电厂热试期间K2机组NB（核岛）、ND（16.5m、20m主蒸汽管道经过的房间）、CB（汽轮机厂房）均有甲醛产生，这与热试期间覆盖保温材料且温度升高的系统设备区域一致。

（一）CB厂房甲醛观测

在甲醛实际观测过程中发现CB厂房内甲醛存在的周期为非核冲转前后几天；非核冲转前二回路蒸汽管线开始暖管，随着蒸汽管线温度的上升CB厂房开始可以探测到甲醛；但由于CB厂房通风良好，整个热试期间CB厂房甲醛含量并未超过0.1mg/m3。

（二）ND16.5m、22.5m甲醛监测

在甲醛实际观测过程中发现热试期间ND厂房16.5m、22.5m层监测到甲醛含量最高能达到0.17mg/m3，但由于相应区域通风良好所以甲醛会快速消散。

（三）NB厂房甲醛监测

热试期间結合机组状态对NB厂房内不同标高的区域进行甲醛含量动态监测，所得数据见图1。

从图1可知：（1）K2机组热试期间NB厂房甲醛含量最高达到0.63mg/m3（如图1中标注“①”）。（2）甲醛含量的最高值出现在NB厂房16.5m平台及其上方。（3）K2机组热试开始时甲醛含量随着系统温度的上升快速增加，系统温度稳定时，甲醛含量逐渐减少。（4）第一次升温15天后NB厂房内的甲醛含量已经稳定的低于0.1 mg/m3（如图1中标注“④”）。（5）第二次升温后NB厂房内的甲醛含量也会随着温度的上升快速增加，最高达到0.28mg/m3。（如图1中标注“⑤”）（6）第二次升温在NB厂房内可持续10天监测到甲醛，其中6天后甲醛含量小于0.1 mg/m3。（如图1中标注“⑥”）（7）甲醛含量最高值普遍出现在ND厂房标高16.5m，次高值出现在-3.5m，其他标高处甲醛含量略有不同。（8）异常数值说明：a当时为减少主系统热损失，操作人员减少了VNA（核辅助厂房通风系统）进风量，NB厂房内甲醛含量突然升高（如图1中标注“⑧a”）。b NB厂房 0m人员闸门外侧刷油漆，导致NB厂房内甲醛含量异常升高（如图1中标注“⑧b”）。c NB厂房7.5m在做防火封堵，导致NB厂房7.5m层甲醛含量异常升高（如图1中标注“⑧c”）。（9）系统温度上升至100℃之后系统设备保温材料开始释放出甲醛。（如图1中标注“⑨”）

四、热试过程中甲醛浓度的影响因素分析

通过K2机组热试期间对NB厂房甲醛含量的监测，发现甲醛含量和主系统的升温速率、主系统的升温次数、厂房内的通风状况、其他产生甲醛活动等密切相关。

（一）厂房甲醛浓度与主系统温度及其变化速率的关系

由图1可知，当主系统温度上升超过100℃时，厂房内的甲醛含量开始增加；主系统温度上升速率越大甲醛含量上升越快；主系统温度上升阶段甲醛含量与升温速率强正相关。当主系统温度稳定在290℃后，厂房内甲醛含量立即下降，但随着时间的推移厂房内甲醛含量会在较长时间稳定在某个水平。当主系统温度下降至常温后，厂房内甲醛含量随即降为0。

（二）厂房甲醛浓度与主系统升温次数的关系

由图1可知，热试期间K2机组主系统二次升温，则甲醛含量依然会上升，但是峰值小于首次升温甲醛含量的一半；由此可知随着主系统升温次数的增加厂房内甲醛含量会快速衰减。

（三）厂房甲醛浓度与厂房内通风状况的关系

NB厂房的主要通风系统包含CPV（反应堆堆坑通风系统）、CCV（安全壳连续通风系统）、CSV（安全壳换气通风系统）、RRV（控制棒驱动机构通风系统）、 VNA（核辅助厂房通风系统）等，它们共同组成热试期间NB厂房空气循环及换气系统。当温度稳定的情况下NB厂房内的甲醛含量会随着送排风的投运逐渐下降，在此过程中如果排风量突然减少会导致NB厂房内的甲醛含量突然升高，如图1中⑧a数据所示。增大排风量有利于促进密闭空间中甲醛含量的消散。

同时由图1可知，热试期间NB厂房内甲醛含量的分布在标高方面呈现出标高低点、标高高点甲醛含量较高，中间层甲醛含量较低，这主要是因为由于NB厂房内标高地点-3.5m与标高高点22.5m以上空气流动性相对较差，因此出现了甲醛聚集。因此增加NB厂房内的循环风量会使NB厂房内的甲醛分布更加平均。

（四）厂房内其他会产生甲醛的活动与甲醛浓度的关系

热试期间NB厂房周围也会有些油漆和封堵工作，这些工作会导致周围空气中甲醛含量的上升。如这些区域与NB 厂房0m人员闸门、NB 厂房8.5m应急人员闸门、NB 厂房22.5m设备闸门靠近甲醛会随着空气进入NB厂房，会导致厂房特定标高内甲醛含量异常升高。如图1中⑧b、⑧c甲醛含量均显示异常，这均是由于相关区域开展了防火封堵和油漆作业造成甲醛含量异常升高。

五、总结与改进

热试期间针对甲醛含量超标所开展的监测和治理，已经形成一套相对固定的方式和方法。通过K2机组热试实践结果来看现场未发生热试区域甲醛含量超标带来的人员伤害，方法行之有效。但从改进核电厂调试热试期间职业健康水平角度，我们可在后续核电厂调试热试期间采取以下措施减少甲醛浓度：（1）减小主系统升温速率；减小升温速率可明显降低主系统管道保温层受热过程中甲醛的释放速率，但是热试期间主系统的升温速率受试验、进度等各方面的影响，因此需要综合考虑确定最佳主系统的升温速率。（2）增加厂房通风量、循环风量；热试期间通过增加厂房内的换气量，即可有效降低厂房内的甲醛浓度。同时增加循环风量可有效加强厂房内的气体循环，可有效减少甲醛局部聚集。但是大的送排风会导致主系统散热量的增加，因此需要主控室操纵人员综合考虑选定送排风参数。（3）提高设备管道保温材料质量、性能；甲醛的释放，本质上取决于保温材料质量，以及所使用的保温材料的数量。后续核电机组建设过程中可通过进一步提升保温材料的性能、质量，从而减少保温材料的使用量和热试过程中甲醛释放量。