工业电磁熔炉电磁辐射环境监测与评价.pdf

16 经 验 区域治理 EXPERIENCE 工业电磁熔炉电磁辐射环境监测与评价 杨颖琪，冯江平，郭键锋，张金帆*广东省深圳生态环境监测中心站 摘要：目的：掌握工业电磁熔炉的电磁环境现状，为工业电磁熔炉提出相应的电磁环境管理建议。方法：建立工业电磁熔炉的电磁辐射环境监测方法，根据工业电磁熔炉的特点，使用低频电场强度和低频磁感应强度频谱监测分析进行电磁辐射环境状况调查。结果：虽然低频电场强度未出现超过公众曝露水平的监测点位，但超过低频磁感应强度公众曝露水平的监测点位占比 2.6%，电磁场水平较高的频率主要集中在 2.9kHz57kHz，主要点位为距离工频电磁熔炉设备 50cm 处。结论：从企业监管档案要求、定期监测评估机制、具体检测方法和评价标准等方面应重点加强建设，降低电磁环境曝露风险。关键词：工业类；电磁辐射设备；电磁环境；曝露风险 中图分类号：X837 文献标识码：A 文章编号：2096-4595(2023)29-0016-03 作者简介：杨颖琪，生于 1987 年，男，陕西渭南人，工程师，研究方向为核与辐射环境监测与评价；张金帆，生于 1985 年，男，湖南衡阳人，高级工程师，研究方向为辐射监测与分析。基金项目:生态环境部核与辐射安全监管项目（环办核设函2021239 号），深圳市科技创新委员会基础研究（面上项目）JCYJ2021032414081203。目前我国现有的工业类电磁设备主要有高频感应加热设备、高频介质加热设备、工业微波加热、除菌、干燥设备、工业超声设备、射频溅射设备等。例如：在工业金属冶炼中会用到中频或高频电磁熔炼设备；在塑料、纺织、化工、食品等领域中用到的塑料热合机、干燥处理机、介质加热联动机；半导体、光电行业应用广泛的射频溅射镀膜等。这些设备在运行中输出功率很大，基本都在千瓦、几十千瓦以上，因而会产生强大的中频或高频电磁场。工作频率也有鲜明的特点，比如微波设备的工作频率基本集中在915MHz、2450MHz 附近，而溅射镀膜设备的工作频率主要在十几兆赫兹以及小于百兆赫兹的频段。根据电磁辐射环境保护管理办法（国家环境保护局令第18 号）的规定，工业类电磁辐射设备应纳入环保监管，但随着该规章在 2019 年 8 月废除，工业类电磁辐射设备从审批许可、验收、事中事后监管各个监管环节缺失具体并有操作性的法规依据，随着国家最新标准 GB 87022014 的颁布执行，各个省市都开始重视电磁设备电磁环境、电磁污染的调查治理、管理工作。目前调查工作开展比较早的是深圳、无锡、宁波、上海等中大型发达城市，该文参照现有电磁辐射监测相关标准规范，从工业类电磁辐射设备的电磁辐射监测着手，同时通过对现场调查情况、检测结果的分析，提出该类设备的专项管理对策和检测方法建议，防范电磁辐射环境风险隐患1。一、方法（一）监测对象和因子 本项目共调查了 11 套（包括车间、厂房）工业类电磁辐射设备，输出功率均在千瓦级以上，均是典型的工业类电磁辐射设备，分别对低频电场强度和磁感应强度进行了频谱监测。（二）点位布设原则 表 1 机房电磁辐射检测点位分布 点位类型 布点说明 防护门 人可到达位置，距离门外 10cm，左、中、右侧 3 个点和上下 2个点，门缝隙处 观察窗 人可到达位置，观察窗 30cm 处上、下、中、左、右侧 5 个点 防护墙 沿设备机房的防护巡测得基础上，测量最大值并保持监测，建议距地面高度 150cm，探测器有效探测点距离墙面 10cm 设备间 沿防护墙体进行巡测，测得最大值并保持监测，对机房墙体进行左、中、右 3 个点位的检测，探测器有效探测点距离墙面 10cm 敏感点 人可到达位置，距地面 150 cm 检测，记录最大数据 操作位 操作间的操作人员位置 环境背景 距地面高度 150cm，避免其他电磁辐射源影响 17 经 验 区域治理 EXPERIENCE 1.有固定防护屏蔽的场所 以电磁设备作为监测中心点，取屏蔽机房周围布点作为测量位置，采用定点检测的方法，考虑工作人员和公众可到达位置，在机房的观察窗、控制室防护门、机房防护门、机房四周墙壁、设备间、操作位及机房外公众可到达区域等位置均布设了监测点位，对关注点的机房局部屏蔽和缝隙进行重点检测，现场监测时，对实际测点进行考察，监测完整的覆盖设备机房周围（详见表 1）。2.无固定防护屏蔽的场所 以电磁设备作为监测中心点，由近到远进行断面监测，同时考虑辐射体各辅助设施作业人员经常操作的位置和在设备的公众可到达区域等位置均布设了监测点位，对关注点进行重点检测，现场监测时，对实际测点进行考察，监测完整的覆盖设备周围3-4（详见表 2）。（三）仪器设备 电磁辐射监测仪器详见表 3。二、监测结果（一）监测点位分布 对 11 台工业电磁熔炉进行电磁辐射环境的电强强度和磁感应强度检测监测，数据612个，主要监测位置可分为设备的表面、工作人员的操作位置以及公众可到达的区域，同时标注所监测点位与设备中心的距离（详见表 4）。（二）0.025kHz1.2kHz频段数据分析 在电场强度监测结果中，根据 0.025kHz1.2kHz 频段的电场强度公众曝露限值是 200/f，最小限值为 166V/m，最大限值为8000 V/m，而 环 境 本 底 值 为0-1V/m 之间，本次 0.025kHz1.2kHz 频段电场强度监测结果118 个，属于本底值 0-1V/m 范围的为 75 个值，占比 63%；高于本底值且位于2倍环境本底水平为14 个，占比 12%；其余 29 个高于 2 倍环境本底水平，占比 25%；未出现高于公众限值点位2。在磁感应监测结果中，根据0.025kHz1.2kHz 频段的磁感应强度公众曝露限值是 5/f，最少限值为 200T，最大限值为4.16T，而环境本底值低于 0.1T，本次 0.025kHz1.2kHz 频段磁感应强度监测结果 118 个，属于本底值 0-0.1V/m 范围的为56 个，占比 47%；高于本底值且位于 2 倍环境本底水平为 33 个，占比 28%；其余 29 个高于 2 倍环境本底水平，占比 25%；未见高于限值点位。在 0.025kHz1.2kHz 频段的工业类电磁辐射设备，在电场强度和磁感应强度的监测结果未见高于限值。（三）1.2kHz2.9kHz 频段数据分析 在电场强度监测结果中，根据 1.2kHz2.9kHz 频段的电场强度公众曝露限值是 70 V/m，而环境本底值为低于0.05V/m，本次 1.2kHz2.9kHz 频段电场强度监测结果 32 个，属于本底值低于 0.05V/m 范围的为 16 个值，占比 50%；高于本底值且位于 2 倍环境本底水平为 3 个，占比 9%；其余 13个高于2倍环境本底水平，占比 41%；未见高于限值点位。在磁感应监测结 果 中，根 据1.2kHz2.9kHz 频段的磁感应强度公表 2 机房电磁辐射检测点位分布 点位类型 布点说明 设备断面 设备表面可到达最近位置，间距 50cm 设置断面监测，同时可考虑监测数据实际情况进行不同的间距 辅助设施 公众可到达位置进行合理布点，距地面 150 cm 敏感点 对于人员可能到达的机房附近以及过道，距地面 150 cm 操作位 对操作人员位置进行定点监测 环境背景 距地面高度 150cm，点位选择设备外围不受到其他电磁辐射源影响 表 3 电磁辐射监测仪器 仪器及型号 主要技术指标 测量参数 测量范围 频率响应范围 电磁辐射分析仪+低频探头 NBM-550+EHP50F 电场强度 5 mV/m100kV/m 1Hz-400kHz 磁感应强度 0.3nT-10mT 表 4 工业类低频设备关注点监测数据位置分布情况 位置 设备表面 操作位 公众关注点位 环境背景 合计 50cm 100cm 150cm 200cm 250cm 300cm 数量 63 50 46 88 96 82 84 43 60 612 占比 10.3%8.2%7.5%14.4%15.7%13.4%13.7%7.0%9.8%100%18 经 验 区域治理 EXPERIENCE 众曝露限值是 4.1T，而环境本底 值 低 于0.01 T，本 次1.2kHz2.9kHz 频段磁感应强度监测结果 32 个，属于本底值低于 0.01T 范围的为 22 个值，占比 69%；高于本底值且位于 2倍环境本底水平为 4 个，占比12%；高于 2 倍环境本底水平而低于 4.1T 为 6 个，占比 19%；未见高于限值点位。可见，在 1.2kHz2.9kHz频段的工业类电磁辐射设备中电场强度和磁感应强度的监测结果未见高于限值。（四）2.9kHz57kHz 频段数据分析 在电场强度监测结果中，根据2.9kHz57kHz频段的电场强度公众曝露限值是 70 V/m，而环境本底值为低于 0.1V/m，本次2.9kHz57kHz 频段电场强度监测结果 32 个，属于本底值低于0.1V/m 范围的为 19 个值，占比59%；高于本底值且位于 2 倍环境本底水平为 1 个，占比 3%；其余 12 个高于 2 倍环境本底水平，占比 38%；未见高于限值点位。在磁感应监测结果中，根据2.9kHz57kHz 频段的磁感应强度公众曝露限值是 12/f，最少限值 0.21T，而环境本底值低于0.01T，本次 2.9kHz57kHz频段磁感应强度监测结果32个，属于本底值低于0.01T范围的为 15 个值，占比 47%；高于本底值且位于 2 倍环境本底水平为 5个，占比 15%；高于 2 倍环境本底水平而低于 0.21T 为 6 个，占比 19%；高于公众限值为 6 个，占比 19%。在2.9kHz57kHz频段的工业类电磁辐射设备，在电场强度未见高于公众限值，但磁感应强度的监测结果出现了高于限值，可见该频段的工业类电磁辐射设备应该重点考虑磁感应强度的监测。三、讨论（一）结果分析 工业类电磁辐射设备监测中，在 0.025kHz 1.2kHz、1.2kHz2.9kHz 及 2.9kHz57kHz 频段，监测结果中电场强度未见高于限值标准，仅磁感应强度出现了部分点位的数值高于标准限值。综上结果分析，该类电磁辐射设备需对磁感应强度加以关注，但工业类电磁辐射设备电磁环境整体良好，电磁辐射环境污染风险可接受。（二）监管对策 1.建立监管档案，加强监管措施 在工科医设备未纳入建设项目环境影响评价审批和备案管理名录的情况下，生态环境主管部门可建立专门监管平台，并采取登记等方式对工科医设备使用单位的新增、变动及废弃建立动态监管档案，逐步实现对全市的该类电磁辐射设备全面掌握与监管。对于新建、改建或扩建的较大项目进行合理的工科医电磁设备电磁辐射环境影响评价，编制环境影响评价报告书/表，以保证科学合理地规划电磁辐射体对产生电磁辐射的小型项目、设备提交登记表。2.建立定期监测评估机制 为加强对工科医电磁设备电磁辐射污染源的管理，进行全市工科医电磁设备电磁辐射污染源调查，以便掌握全市工科医电磁设备电磁辐射污染源的种类、数量及分布范围，为市工科医电磁设备电磁辐射环境监督管理提供基础数据和资料。明确使用企业的环境保护责任，对工科医设备的使用建立定期检测及评估制度，并定期提交环保主管部门，防范工科医设备周边电磁环境超标风险5。3.建立具体检测方法和评价标准 工业电磁设备产生的电磁辐射比较强。在理论上，此类设备应有固有工作频率，但是有些商家为了简化设备、降低成本，生产的高频震荡源质量较差，会产生较宽频段的电磁辐射，对无线电通信产生有害干扰，并可能对操作人员和周围环境、公众产生健康影响。另外，厂家对此类设备一般都未采取有效的屏蔽措施，操作人员的防护意识也较差，未采取任何防护措施6。因此，需要健全和完善工科医类电磁辐射的法律法规、检测标准和评价依据，才能规范工科医类电磁设备的使用，保证电磁辐射利用行业的有序健康发展。参考文献 1 白伟江,逯迈.工作在 6.48 kHz 的电磁安检门电磁暴露安全评估J.辐射研究与辐射工艺学报,2022,40(05):73-83.2 环境保护部.GB 8702-2014,电磁辐射控制限值S.北京:中国环境科学出版社,2014.3 国家环境保护局,HJ/T10.3-1996,辐射环境保护管理导则 电磁辐射环境影响评价方法与标准S.4 国家环境保护局,HJ/T10.2-1996,辐射环境保护管理导则 电磁辐射检测仪器和方法S.5 张保增,夏子通.电磁熔炼设备辐射环境影响分析C/中国核学会.中国核科学技术进展报告（第二卷）中国核学会 2011 年学术年会论文集第 5 册（辐射防护分卷、核化工分卷）.中国原子能出版社,2011:86-90.6 黄军,王宝峰,赵莉萍,李建超.铝熔炉电磁搅拌磁场与流场的数值模拟J.特种铸造及有色合金,2008(02):119-121+79.