易燃易爆試劑室安全性工藝設(shè)計(jì)探索

陳文云,王輝宇,趙全建

(1.中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司,上海 200090;2.重慶鐵馬工業(yè)集團(tuán)有限公司,重慶 400039)

1 引言

試劑室是科研高校、兵器、航空、航天、海洋工程、船舶、特種設(shè)備、計(jì)量、石油化工、食品、生物制藥、醫(yī)療器械、檢驗(yàn)檢疫、疾控、公安司法、農(nóng)林漁牧等廣泛領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)室必備功能房間。通常實(shí)驗(yàn)室需要用到各種化學(xué)試劑多達(dá)200多種,除供日常使用外,還需要儲(chǔ)存一定量的化學(xué)試劑。存儲(chǔ)的化學(xué)試劑大部分都具有一定的危險(xiǎn)性:如無水甲醇、乙醚、甲苯等100多種易燃易爆危險(xiǎn)品,如硝酸、硫酸等具有較強(qiáng)的酸堿腐蝕性,因此,試劑室是實(shí)驗(yàn)室的安全隱患要害部位之一[1]。

試劑室安全是設(shè)計(jì)、建設(shè)及使用單位最為關(guān)心的問題,考慮使用安全和消防驗(yàn)收,設(shè)計(jì)人員常因如何設(shè)計(jì)試劑室發(fā)生爭(zhēng)執(zhí)。焦點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)樓是按民用建筑還是按工業(yè)建筑設(shè)計(jì),試劑室對(duì)整體實(shí)驗(yàn)樓的火災(zāi)危險(xiǎn)定性影響,試劑室是放在實(shí)驗(yàn)樓內(nèi)還是放在實(shí)驗(yàn)樓外單獨(dú)建設(shè),但不同的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有不同的規(guī)定和解釋。實(shí)驗(yàn)樓的不同定性決定了實(shí)驗(yàn)樓與相鄰實(shí)驗(yàn)樓、與園區(qū)內(nèi)道路、與園區(qū)外道路、與重要公共建筑、與變配電站之間不同的防火間距,進(jìn)而影響到園區(qū)整體規(guī)劃,結(jié)果甚至可能是顛覆性的。甲類倉(cāng)庫(kù)、民用建筑與其他建筑、鐵路等的防火間距如圖1所示[2]。

名稱甲類倉(cāng)庫(kù)及其儲(chǔ)量(t)甲類儲(chǔ)存物品第3、4項(xiàng)甲類儲(chǔ)存物品第1、2、5、6項(xiàng)≤5>5≤10>10民用建筑(一、二級(jí)耐火等級(jí))重要公共建筑506甲類倉(cāng)庫(kù)20———甲類廠房————————————25民用建筑、明火或散發(fā)火花地點(diǎn)304025306其他建筑(一、二級(jí)耐火等級(jí))152012156 電力系統(tǒng)電壓為35～500 kV且每臺(tái)變壓器容量在10 MV?A以上的室外變配電站; 工業(yè)企業(yè)在變壓器總油量大于5 t的室外降壓變電站。30402530——— 室外變配電站變壓器總油量(t)≥5,≤10———15>10,≤50———20>50———25廠外鐵路線中心線40———廠內(nèi)鐵路線中心線30———廠外道路路邊20———廠內(nèi)道路路邊主要10———次要5———

2 依據(jù)的行政法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

依據(jù)的行政法規(guī)主要有:國(guó)務(wù)院令第344號(hào)《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》和上海市應(yīng)急局印發(fā)的《上海市工貿(mào)企業(yè)危險(xiǎn)化學(xué)品使用安全管理指南(試行)》等。依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范主要有:GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、JGJ 91—2019《科研建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、GBT 32146.3—2015《檢驗(yàn)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)與建設(shè)技術(shù)要求》和GB 15603—1995《常用化學(xué)危險(xiǎn)品貯存通則》等。

較為權(quán)威的GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定如下。

1)如按民用建筑設(shè)計(jì),強(qiáng)制規(guī)定:“經(jīng)營(yíng)、存放和使用甲乙類火災(zāi)危險(xiǎn)性物品的商店、作坊和儲(chǔ)藏間,嚴(yán)禁附設(shè)在民用建筑內(nèi)”。此強(qiáng)制規(guī)定,試劑室不能放進(jìn)民用建筑實(shí)驗(yàn)大樓。

2)如按工業(yè)建筑設(shè)計(jì),歸納起來有3個(gè)重要內(nèi)容:a.試劑室的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別定性為甲類,自身泄爆面積要滿足要求;b.試劑室(負(fù)壓、有探測(cè)報(bào)警)面積占防火分區(qū)面積比例≤20%時(shí),不影響整體實(shí)驗(yàn)樓(或防火分區(qū))火災(zāi)危險(xiǎn)原定性;c.試劑室只能單層。

以上標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定均針對(duì)“室內(nèi)試劑室”而言的。

3 檢驗(yàn)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)與建設(shè)現(xiàn)狀

從目前國(guó)內(nèi)建成的實(shí)驗(yàn)室看,真實(shí)落地情況如下。

1)檢驗(yàn)檢測(cè)類實(shí)驗(yàn)室建設(shè)用地是按科研用地(科研事業(yè)單位用地,類別代碼A35)而非工業(yè)用地。

2)檢驗(yàn)檢測(cè)類實(shí)驗(yàn)室基本是按民用建筑設(shè)計(jì)[3]。

3)違反標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,將易燃易爆試劑室建在民用建筑內(nèi),設(shè)計(jì)與建設(shè)單位為通過審圖和消防驗(yàn)收,設(shè)計(jì)圖樣回避“試劑室”字樣,竣工消防驗(yàn)收后,在裝飾裝修階段把試劑室放進(jìn)實(shí)驗(yàn)樓,單獨(dú)建有試劑庫(kù)獨(dú)立于實(shí)驗(yàn)樓之外的較少。

4)試劑室本身按甲類設(shè)計(jì)處理,有防爆墻和泄爆面。

4 新型安全性試劑室設(shè)計(jì)

筆者認(rèn)為,實(shí)驗(yàn)室無論是按民用建筑設(shè)計(jì)還是按工業(yè)建筑設(shè)計(jì),重要的是要在根本源頭上提升實(shí)驗(yàn)室的自然安全性。經(jīng)梳理相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范分析,結(jié)合筆者多年實(shí)驗(yàn)室工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),提出了較為安全的新型試劑室與民用建筑的結(jié)合方法。其創(chuàng)新點(diǎn)如下:1)在不違反標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的情況下,讓易燃易爆試劑室能夠“間接放進(jìn)”按民用建筑設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)室;2)試劑室建于實(shí)驗(yàn)樓北側(cè)一角能形成自然對(duì)流通風(fēng)的位置[4];3)試劑室具有自然通風(fēng)、防雨、泄爆、遮光的特征,通風(fēng)泄爆輕質(zhì)外墻采用豎直曲面百葉集成;4)試劑室的安全內(nèi)裝。新型試劑室已從室內(nèi)走到了半敞開,視同露臺(tái),突破了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范所針對(duì)“室內(nèi)”而言的條款,一定程度上不受標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范相關(guān)條款的約束。

半敞開式試劑室在自然對(duì)流通風(fēng)的狀態(tài)下難以聚集微量泄漏的易燃易爆揮發(fā)性試劑,試劑室內(nèi)甲、乙類試劑置于自帶報(bào)警排風(fēng)的試劑柜內(nèi),具有較好的自然安全性。

4.1 新型試劑室主要內(nèi)容

1)試劑室位置確定。

試劑室布置于實(shí)驗(yàn)樓北側(cè)一角、能形成自然對(duì)流通風(fēng)的位置,同時(shí)實(shí)驗(yàn)室人員聚集辦公區(qū)布置遠(yuǎn)離此處。假如實(shí)驗(yàn)樓是坐北朝南、東西方向布局,科研人員辦公區(qū)通常布置于實(shí)驗(yàn)樓東南角,試劑室則應(yīng)布置在西北角(一層西北角布置氣瓶室),半敞開式試劑室類似室外露臺(tái)效果,試劑室與實(shí)驗(yàn)樓內(nèi)位置關(guān)系如圖2所示。

圖2 半敞開式試劑室位于實(shí)驗(yàn)樓主體建筑北側(cè)一角

2)新型試劑室的特征。

試劑室半敞開式輕質(zhì)圍護(hù)通風(fēng)外墻采用曲面百葉集成,具有較大限度的自然對(duì)流通風(fēng)、防雨、泄爆、遮光效能,百葉墻可適當(dāng)開有玻璃窗采光,試劑室面向?qū)嶒?yàn)樓內(nèi)隔墻設(shè)置為防火墻,以防止實(shí)驗(yàn)樓與試劑室之間的相互危害。

3)應(yīng)用于北方寒冷地區(qū)或南方熱帶地區(qū)的試劑室。

a.百葉墻內(nèi)側(cè)需要補(bǔ)備安裝可推拉或折疊收回的封閉隔熱玻璃墻。

b.室內(nèi)增設(shè)配置可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)和自動(dòng)抑爆強(qiáng)排風(fēng)系統(tǒng)(電化學(xué)或紅外式的精密探頭測(cè)試泄漏),機(jī)械通風(fēng)換氣每小時(shí)不小于3次[5]。

c.需配置室內(nèi)防爆空調(diào)。

d.甲類試劑室面積占所在防火分區(qū)建筑面積的比例,按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行(≤20%防火分區(qū))。

f.試劑室內(nèi)電線、照明、插座防爆性仍按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

g.部分試劑柜自帶24 h排風(fēng),試劑室始終保持負(fù)壓狀態(tài),此時(shí),試劑室整體可視同一個(gè)裝配式負(fù)壓設(shè)備,仍具有較好的安全性。

北方寒冷地區(qū)或南方熱帶地區(qū)的試劑室內(nèi)部布局參考如圖3所示。

圖3 北方寒冷地區(qū)或南方熱帶地區(qū)的試劑室內(nèi)部布局參考

4.2 新型通風(fēng)防雨泄爆百葉墻

新型試劑室半敞開式輕質(zhì)圍護(hù)結(jié)構(gòu),采用自然通風(fēng)、防雨、泄爆、遮光曲面百葉墻,S型曲面百葉采用不銹鋼板(t(0.5～1) mm)成形,百葉墻框材料采用不銹鋼板(t(1～1.5) mm)成形。曲面百葉豎直集成安裝,雨水不會(huì)形成淋掛,相鄰百葉相互遮掩,百葉上有兩道加強(qiáng)筋,可有效阻擋旋風(fēng)、側(cè)風(fēng)、直風(fēng)狀態(tài)向室內(nèi)飄雨,有效阻擋室外光線透過曲面百葉墻直射進(jìn)試劑室(此技術(shù)已獲得專利批復(fù)ZL201921061342.9)[6]。自然通風(fēng)防雨泄爆遮光曲面百葉墻三視圖如圖4所示,曲面百葉模型圖如圖5所示,曲面百葉墻裝配原理圖如圖6所示。

圖4 通風(fēng)防雨泄爆遮光曲面百葉墻三視圖

圖6 曲面百葉墻裝配原理圖

S型曲面百葉設(shè)有2個(gè)加強(qiáng)筋以增加百葉強(qiáng)度,加強(qiáng)筋上開有凹槽,用于自攻螺絲固定百葉與擋雨板,加強(qiáng)筋還有阻擋風(fēng)吹飄雨進(jìn)入室內(nèi)的功能。百葉墻擋雨遮光原理圖如圖7所示。

4.3 試劑室防火內(nèi)墻、防火門

試劑室防火內(nèi)墻承重結(jié)構(gòu)耐火極限按GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》執(zhí)行,防火門應(yīng)采用甲級(jí)防火門,并應(yīng)有防盜功能。

4.4 試劑室安全性內(nèi)飾

試劑室不吊頂,屋頂保持平整,防止易燃易爆氣體聚集。防爆照明、防爆開關(guān)、防爆插座按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行[7]。

4.5 劇毒品室

劇毒品作為對(duì)生命安全危害較大的試劑,可在試劑室內(nèi)分隔2～3 m2隔間作為劇毒品室。

4.6 新型試劑室存儲(chǔ)試劑的方法

1)試劑室內(nèi)化學(xué)試劑的分區(qū)、分類存放管理按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行[8]。

2)半敞開式自然對(duì)流通風(fēng)試劑室可存放常溫保存的試劑,試劑室內(nèi)配置冰箱用于存儲(chǔ)環(huán)境溫度≤28 ℃、相對(duì)濕度≤75%的試劑。

3)甲乙類試劑、有毒及強(qiáng)酸堿試劑分類放置于帶報(bào)警排風(fēng)的試劑柜內(nèi)(負(fù)壓)。

4)新型試劑室內(nèi)存儲(chǔ)的易爆炸品、易燃品、強(qiáng)氧化劑、強(qiáng)腐蝕劑、劇毒品及放射性試劑的安全管理,按國(guó)務(wù)院令第344號(hào)公布的《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》(2013年修正本)執(zhí)行。

5)新型試劑室內(nèi)劇毒品存放管理按GA 1002—2012《劇毒化學(xué)品、放射源存放場(chǎng)所治安防范要求》規(guī)定執(zhí)行。

5 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的新型半敞開式試劑室位于實(shí)驗(yàn)樓北側(cè)一角,從室內(nèi)走到了半敞開,具有自然對(duì)流通風(fēng)、防雨、泄爆、遮光特性,其安全性得到了根本提升,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

建議在科研高校、兵器、航空、航天、船舶、海洋工程、食品、藥品、?；⒓部刂行?、醫(yī)療器械、公安司法、化學(xué)化工、石油、農(nóng)林漁牧等行業(yè)或領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)室工程中,適當(dāng)推廣應(yīng)用此新型自然通風(fēng)防雨泄爆試劑室,避免設(shè)計(jì)人員碰到此類問題感到安全問題的困惑,避免設(shè)計(jì)單位為通過審圖或消防驗(yàn)收,在設(shè)計(jì)中回避或隱瞞安全隱患實(shí)情。