忌水危險(xiǎn)化學(xué)品倉庫的設(shè)計(jì)探討

金福東

（山東省醫(yī)藥工業(yè)設(shè)計(jì)院有限公司上海分公司，上海 200040）

精細(xì)化工企業(yè)或原料藥生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品通常品種多、產(chǎn)量小、使用原輔料種類繁多儲(chǔ)存條件要求復(fù)雜。甲類危險(xiǎn)化學(xué)品按照儲(chǔ)存物品的火災(zāi)危險(xiǎn)性特征，共劃分為6 類，其中甲類4 項(xiàng)物質(zhì)，是指常溫下受到水或空氣中水蒸氣的作用[1]，能產(chǎn)生可燃?xì)怏w并引起燃燒或爆炸的物質(zhì)，通常在忌水危險(xiǎn)化學(xué)品倉庫的設(shè)計(jì)中普遍比較重視針對(duì)不同物質(zhì)滅火劑的選擇和如何避免貨品與水接觸，往往容易忽視化學(xué)品的保存條件、遇水反應(yīng)生成物、相互反應(yīng)禁忌及管控要求。本文將以某實(shí)際案例為基礎(chǔ)探討忌水危險(xiǎn)化學(xué)品倉庫相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。

1 項(xiàng)目遇到的問題

某項(xiàng)目在生產(chǎn)中使用表1 中的忌水危險(xiǎn)化學(xué)品，計(jì)劃在廠區(qū)內(nèi)單獨(dú)新建一座忌水危險(xiǎn)化學(xué)品倉庫，由于使用品類較多，需依照化學(xué)品安全技術(shù)說明書MSDS（Material Safety Data Sheet）中的物料特性來設(shè)計(jì)儲(chǔ)存場(chǎng)所，并配套設(shè)計(jì)相關(guān)安全設(shè)施。

表1 物料遇水后危險(xiǎn)情景Tab.1 Dangerous scenario after material meets water

由表1 中的化學(xué)品可見，本項(xiàng)目存在幾個(gè)難點(diǎn)需在設(shè)計(jì)當(dāng)中妥善考慮：第一：物料存在交叉禁忌，如何配伍儲(chǔ)存既達(dá)到節(jié)約倉庫面積又增大倉儲(chǔ)空間同時(shí)保證安全；第二：物料遇水后的產(chǎn)物不同，產(chǎn)物危害因素不同；第三：采用的滅火劑不同，安防管控要求不同；第四物料的保存要求條件不同。

對(duì)上述問題，本文試從選址、建筑結(jié)構(gòu)、通風(fēng)、弱電及消防五個(gè)方面來探討其解決方案。

2 工程設(shè)計(jì)解決方案

2.1 選址

危險(xiǎn)化學(xué)物品的倉庫布置遠(yuǎn)離人員集中場(chǎng)所，位于廠區(qū)邊界，布置在對(duì)外運(yùn)輸方便的地帶，且遠(yuǎn)離產(chǎn)生大量水霧設(shè)施的附近[2]，涉及爆炸物的危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存如鋰還應(yīng)采用事故后果法確定外部安全防護(hù)距離[3]。全廠總圖布置過程中，儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施一般是集中在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，這樣既方便物流運(yùn)輸，又能相對(duì)隔離控制危險(xiǎn)源，本次設(shè)計(jì)的忌水物料危險(xiǎn)品倉庫選擇在地勢(shì)相對(duì)較高，不易積水并且排水順暢的區(qū)域內(nèi)，周邊遠(yuǎn)離循環(huán)水塔及洗氣塔這類容易產(chǎn)生飄水的設(shè)備或場(chǎng)所。在場(chǎng)地高差較大處迎水面設(shè)置截水溝。雖然甲類倉庫不屬于高度較高、體量較大的建筑無需設(shè)置環(huán)形消防車道，但是為了便于發(fā)生事故時(shí)消防人員根據(jù)風(fēng)向和火勢(shì)對(duì)火場(chǎng)進(jìn)行撲救控制，故危險(xiǎn)品倉庫設(shè)置環(huán)形道路。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)不同物料的交叉禁忌，根據(jù)物料的危害產(chǎn)物、保存溫度、禁忌、氧化還原性、滅火劑形式來確定物料的儲(chǔ)存場(chǎng)所，具體如表2所示。

表2 物料禁忌表Tab.2 Material taboo table

本項(xiàng)目倉庫層數(shù)為1 層，倉庫的占地面積為150 m2，最大防火分區(qū)面積為50 m2，小于最大允許建筑面積60 m2[3]。倉庫的耐火等級(jí)為1 級(jí)，建筑的結(jié)構(gòu)形式為混凝土框架結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防類別為乙1類[4]。

倉庫屋面宜采用混凝土現(xiàn)澆形式，可以避免輕鋼屋面腐蝕老化造成的漏雨問題，由于本項(xiàng)目側(cè)墻泄壓面積不足，故采用輕質(zhì)屋面泄壓。為了避免輕鋼屋面后期漏水，在對(duì)比圖1 天溝采用不銹鋼材質(zhì)及圖2采用外挑檐方案后，考慮到倉庫美觀最終選擇圖1 的屋面型式。同時(shí)雨水落水管在建筑外墻明裝，避免在室內(nèi)安裝時(shí)由于異物堵塞造成漏水。

圖1 屋面天溝詳圖Fig.1 Roof gutter detail layout

圖2 屋面天溝詳圖Fig.2 Roof gutter detail layout

藏間二、三儲(chǔ)存物品遇水反應(yīng)的氫氣比重較輕，頂棚不設(shè)置下翻次梁，以防止氣體在頂棚死角積聚。同時(shí)庫內(nèi)采取防止水浸漬的措施，如圖3 忌水危險(xiǎn)品倉庫平面圖所示，沿內(nèi)墻角四周設(shè)置排水地溝，并且地坪向地溝找坡。地溝內(nèi)設(shè)置集水坑，用于收集積聚的滲漏液或水。室內(nèi)外600 mm 高差，周圍綠化帶土質(zhì)透水性能良好，避免積水。

圖3 忌水危險(xiǎn)品倉庫平面圖Fig.3 Plan of avoid water dangerous goods warehouse layout

如圖4 忌水危險(xiǎn)品倉庫剖面圖所示，倉庫側(cè)墻選用輕質(zhì)泄爆墻板，質(zhì)量不大于60 kg/m2，泄爆墻勒腳部分采用磚砌形式，高度約600～800 mm。防止雨水反濺到泄爆墻板接縫處造成腐蝕漏水。

圖4 忌水危險(xiǎn)品倉庫剖面圖Fig.4 Profile of avoid water dangerous goods warehouse layout

庫內(nèi)設(shè)置堵截泄漏的裙角，地面與裙角所圍建的容積不低于堵截最大容器的最大儲(chǔ)量或總儲(chǔ)量的1/5[5]，倉庫基礎(chǔ)設(shè)計(jì)防滲，防滲層為2 mm 厚高密度聚乙烯，滲透系數(shù)≤10～10 cm/s[6]，同時(shí)可以有效地隔絕潮氣。防水卷材翻邊上墻，翻邊高度滿足堵截儲(chǔ)量要求，并留出適當(dāng)余量。

藏間五物質(zhì)氰化鈉屬于劇毒品，在設(shè)計(jì)中考慮防盜措施，符合雙人雙鎖管理要求，并安裝機(jī)械防盜鎖，儲(chǔ)存場(chǎng)所使用的鋼筋柵欄采用直徑大于等于12 mm 的實(shí)心鋼筋；鋼管柵欄采用直徑大于等于20 mm，壁厚大于等于2 mm 的鋼管；相鄰鋼筋間隔小于等于100 mm，高度每超過800 mm 的在中點(diǎn)處再加一道橫向鋼筋。窗口、通風(fēng)口的防盜柵欄采用直徑大于等于12 mm 的膨脹螺栓固定，安裝牢固可靠[7]。

2.3 通風(fēng)設(shè)計(jì)

倉庫的事故通風(fēng)及空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)室內(nèi)儲(chǔ)存物品的揮發(fā)氣體密度合理設(shè)計(jì)氣流流型，揮發(fā)氣體密度小于空氣的藏間二、三，在頂部設(shè)置風(fēng)口，空調(diào)送風(fēng)口設(shè)置在下部。揮發(fā)氣體密度大于空氣的藏間一、五，同時(shí)在底部及頂部設(shè)置排風(fēng)口[6]，庫內(nèi)局部設(shè)置柔性吸氣臂，當(dāng)物料或液體撒落與水接觸產(chǎn)生可燃?xì)怏w或有毒有害氣體時(shí)，可有效收集。柔性吸氣臂的操作半徑能覆蓋物料儲(chǔ)存區(qū)域。

危險(xiǎn)品庫儲(chǔ)存的物品，對(duì)存放的環(huán)境溫度無具體要求時(shí)，只需要進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為平時(shí)通風(fēng)及事故通風(fēng)，平時(shí)通風(fēng)根據(jù)儲(chǔ)存物品的性質(zhì)設(shè)計(jì)全面通風(fēng)換氣，一般通風(fēng)換氣次數(shù)不小于6 次/h。事故通風(fēng)系統(tǒng)，一般換氣次數(shù)不小于12次 / h[8]。倉庫內(nèi)嚴(yán)禁采用電熱散熱器和燃?xì)饧t外線輻射供暖，散熱器表面最高溫度應(yīng)比放散物質(zhì)的引燃溫度至少低20%[9]，本次設(shè)計(jì)倉庫內(nèi)冬季對(duì)溫度無特殊要求，故未設(shè)置采暖系統(tǒng)。

為了避免忌水危險(xiǎn)化學(xué)品受潮，首先要嚴(yán)格監(jiān)管新進(jìn)原料的包裝完整性，同時(shí)對(duì)于車間內(nèi)使用后退回倉庫的零料，應(yīng)由車間及倉庫雙重確保外包及內(nèi)包的密閉性?？紤]到忌水危險(xiǎn)化學(xué)品倉庫儲(chǔ)藏間比較小，倉庫內(nèi)的濕度控制采用分體式直膨空調(diào)機(jī)組，空調(diào)機(jī)組風(fēng)量冷量計(jì)算依據(jù)既滿足室內(nèi)負(fù)壓要求，同時(shí)滿足室內(nèi)溫濕度控制要求，平時(shí)運(yùn)行的排風(fēng)機(jī)總風(fēng)量為空調(diào)機(jī)組風(fēng)量與自然補(bǔ)風(fēng)量之和。

藏間四儲(chǔ)存的丁基鋰，其最適宜的溫度為15 ℃，采用快裝防爆冷庫。冷庫采用雙電源，防止斷電后內(nèi)部化霜形成水。冷庫內(nèi)不設(shè)置事故通風(fēng)，因?yàn)槔鋷烊粘＿\(yùn)行需保證密閉，設(shè)置事故排風(fēng)后排風(fēng)口和電動(dòng)閥將會(huì)結(jié)霜凍結(jié)，使設(shè)施無法正常運(yùn)行。同時(shí)由于風(fēng)口處保溫困難，事故通風(fēng)管道還會(huì)產(chǎn)生“冷橋”，因此會(huì)增加能耗，并且在風(fēng)口處還會(huì)產(chǎn)生冷凝水，將進(jìn)一步增大庫內(nèi)的安全隱患。由于冷庫儲(chǔ)存溫度低于大部分易燃物質(zhì)的閃點(diǎn)，且?guī)靸?nèi)無人員長時(shí)間停留，并且規(guī)范規(guī)定穿過冷間保溫層的電氣線路必須采取可靠的防火和防止產(chǎn)生冷橋的措施[10]，一定程度上降低了冷庫因電氣線路引燃保溫材料導(dǎo)致火災(zāi)事故的風(fēng)險(xiǎn)，因此冷庫在運(yùn)行期間發(fā)生火災(zāi)事故的可能性較低?？紤]到冷庫除霜時(shí)會(huì)有水產(chǎn)生，物料還采取了離地抬高儲(chǔ)存的方式，抬高高度為200 mm，化霜水應(yīng)盡快收集擦拭。

2.4 電氣設(shè)計(jì)

庫內(nèi)應(yīng)設(shè)置溫濕度計(jì)，用于實(shí)時(shí)記錄觀察儲(chǔ)存條件，并將溫度、濕度、及可燃?xì)怏w檢測(cè)濃度數(shù)值通過門口設(shè)置的防爆型液晶顯示屏實(shí)時(shí)顯示出來。

遇水反應(yīng)有中毒危險(xiǎn)物質(zhì)的藏間五，在門口處設(shè)置有毒氣體探頭的聲光報(bào)警器，當(dāng)庫內(nèi)氣體濃度超標(biāo)時(shí)，提示人員遠(yuǎn)離或采取應(yīng)急措施。

有過氧風(fēng)險(xiǎn)的藏間一設(shè)置氧氣探測(cè)器，如未來儲(chǔ)存其他可燃、有毒介質(zhì)，氧氣探測(cè)器可與相關(guān)的可燃?xì)怏w探測(cè)器、有毒氣體探測(cè)器布置在一起[11]。

2.5 消防設(shè)計(jì)

倉庫內(nèi)存有與水接觸能引起燃燒爆炸的物品的部位，不設(shè)置室內(nèi)消火栓，設(shè)計(jì)中配置相應(yīng)的滅火設(shè)施和采取相應(yīng)的防火保護(hù)措施[11]，不含水的滅火劑有固體滅火劑、氣體滅火劑、鹵代烷滅火劑，滅火器及自動(dòng)滅火系統(tǒng)的滅火劑根據(jù)物料的化學(xué)品安全技術(shù)說明書來選用，如二氧化碳?xì)怏w滅火劑不能在含有過氧化鉀的場(chǎng)所使用。鹵代烷滅火劑不能在鋰、氫化鋁鋰的藏間使用。根據(jù)表2 的禁止使用滅火劑種類及推薦使用滅火劑種類，結(jié)合GB 50140—2005《建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范》中的要求，各藏間采用的滅火劑及滅火器數(shù)量見表3。

表3 滅火劑配置表Tab.3 Fire extinguisher configuration table

在消防設(shè)計(jì)中在藏間門口處設(shè)置了消防沙箱，采用滅火沙時(shí)需注意，在事故處理過程中，危險(xiǎn)化學(xué)品很有可能已經(jīng)與水反應(yīng)生成了可燃?xì)怏w，并處于爆炸性混合氣體環(huán)境中，為避免滅火過程中由于金屬器具與沙土摩擦產(chǎn)生機(jī)械火花，滅火使用的工器具使用銅鈹合金防爆工具[12]。消防沙儲(chǔ)存在專用的消防沙箱內(nèi)，并采用干細(xì)沙，防止由于長時(shí)間存放受潮或冬季結(jié)凍而板結(jié)成塊。選用儲(chǔ)沙箱采用移動(dòng)式且儲(chǔ)沙量適宜，可以方便操作人員推行。倉庫的總儲(chǔ)沙量能滿足最大包裝容器泄漏時(shí)的筑堤堵截與覆蓋。在滅火沙旁配備滅火毯，可用于火勢(shì)較小時(shí)的撲蓋，滅火毯的大小能包覆最大包裝容器，且需注意滅火毯的疊放方式，以便于事故時(shí)迅速的鋪蓋。

3 結(jié)論和建議

忌水危險(xiǎn)化學(xué)品倉庫的設(shè)計(jì)如何保證合理、安全，本文歸納為以下幾點(diǎn)：第一：分析物料性質(zhì)，包括禁忌品、危害產(chǎn)物、保存條件、管控要求；第二：結(jié)合第一點(diǎn)將物料合理歸類，劃分藏間；第三：根據(jù)藏間在安全設(shè)計(jì)上采取對(duì)應(yīng)措施，如通風(fēng)空調(diào)、氣體探測(cè)、滅火劑選用。

本文僅舉例部分常見忌水危險(xiǎn)化學(xué)品并根據(jù)其特點(diǎn)在倉庫選址、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、通風(fēng)設(shè)計(jì)、強(qiáng)弱電設(shè)計(jì)、消防設(shè)計(jì)等幾方面進(jìn)行了探討，實(shí)際工作中建議根據(jù)不同物料的特性和存儲(chǔ)環(huán)境進(jìn)行全面評(píng)估，以便能針對(duì)性預(yù)防事故的產(chǎn)生，隔離事故的源頭，控制事故的規(guī)模，從而為安全儲(chǔ)存、生產(chǎn)提供保障。