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    这份化工厂实验室规划设计方案,值得一读

    2019-06-13 14:16 来源:广东康合  

           化工厂的分析化验工作是生产过程中的重要环节之一,不仅要分析生产原料和出厂产品,而且也要及时分析测定中间生产过程的物料,以确保安全稳定的生产过程,因此,实验室设计是化工厂设计中不可缺少的组成部分。实验室不同于一般的民用建筑,它对建筑物的位置、平面布局形式、防尘、防震、配套设施都有严格的要求,需要设计者根据标准规范,结合设计经验,与建筑结构及分析化验人员密切合作,周密妥善地研究设计方案,使实验室能够满足分析化验工作的要求,更好地为生产服务。
     
           1、设计程序
           化工厂实验室一般分为中央化验室和车间化验室,都是分析技术人员从事化验工作的场所,各自担负不同的分析化验任务,实验室设计不单是选购合理的仪器设备,更要综合考虑实验室的总体规划、合理布局和平面设计,以及供电、供水、供气、通风、空气净化、安全措施、环境保护等基础设施和基本条件,因此实验室的设计是一项复杂的系统工程。
           化工厂实验室设计的基本程序:
           (1)合同签订之前的项目前期阶段,要明确项目的性质、设计范围、设计原则、设计依据和建设规模,同时搜集资料、调查研究,借鉴以往类似产品、同等规模实验室的设计经验,根据化工工艺及系统、公用工程、环境保护及安全卫生等专业提出的初步分析项目条件,提出实验室的初步设计方案:实验室类型属于中央化验室还是车间化验室,实验室的大概面积和实验室的主要组成等。
           (2)在初步设计阶段,针对前期阶段制订的初步设计方案,征求建设单位及有关部门的意见,进一步明确实施方案,依据有关专业提出更加详细的分析项目及要求,划分不同功能的实验室,依据实验室平面设计原则,给建筑专业提出合理的总体面积及各功能房间的布局要求,由建筑、结构专业设计人员共同设计出实验室的总平面布置图。同时给相关专业提出各功能房间的基本设施要求。
           (3)在详细设计阶段,根据已批准的初步设计文件以及初步设计审核意见,修正初步设计方案,然后详细提出各功能房间的尺寸大小、基础设施要求、设备布置等情况。
     
           2、平面建筑布局
           2.1设计原则
           实验室布局必须符合实验流程的规律,从样品接收、样品暂存、试剂和耗材储存、前处理和准备、样品分析测试、清洗到废物回收和处理,都必须有一个清晰的流程。要区分人流和物流,以及清洁物流和污染物流。由于化工分析项目的种类比较繁杂,所采取的分析方法也很多,所以实验室的平面布局设计除要遵循一般建筑物的平面设计原则外,还要遵循下列原则:
           (1)把同类实验室组合在一起,例如把化学分析实验室集中布置在一起,以便于通风、排污、排毒措施的集中设置以及一些辅助仪器的共同利用,避免重复投资;气相色谱、液相色谱等有温度、湿度和洁净要求实验室集中布置在一起,便于集中布置空调设施。
           (2)把工程管网较多的实验室组合在一起。例如有气源要求的仪器分析室应布置在一起,这样从钢瓶间或外管过来的气体管道就能集中安排在一起,便于敷设、管理和检修。
           (3)把有隔振要求的实验室组合在一起,且一般宜设于底层。例如将天平室和精密仪器室尽量集中布置在底层并采取减振措施。
           (4)把有洁净要求的实验室组合在一起。
           (5)把有毒性物质产生的实验室组合在一起。
           (6)把辅助实验室如天平室、高温室、样品处理室等应就近布置在常用的实验室旁边。遵循上述设计原则,有利于环境卫生和不同的分析检测工作顺利进行,防止不同性质的实验室相互干扰,并节约投资。
           2.2实验室实例
           2.2.1化工厂中控楼化验室
           某化工厂中控化验室建筑面积为1662平方米,由于生产原料、中间产品和成品纯度的要求,个功能房间均为净化实验室。根据建筑、结构、暖通专业人员以及工厂分析化验人员的意见,同时考虑某些大型精密分析仪器对环境的要求,实验室划分为三个区域:千级净化区、万级净化区、普通净化区,每进入一个净化区都有风淋设施对人、物进行吹扫、消毒。对于要求比较高的千级净化区,实验期间处于封闭状态,所需样品通过传递窗进行传递,尽量避免外界环境对分析的干扰和影响。同时各功能房间均有空调、通风、温湿度控制设施,平面布局见图1.

    某化工厂中控楼化验室布置图
           2.2.2化工厂中心化验室
    某MDI化工厂中心化验室建筑面积1662平方米,分为三层,属钢筋混凝土建筑,长度约32m,宽度18m,实验室层高为3.9m。采用中间走廊带两侧房间的方式,在靠近走廊的房间墙壁内侧设置通风管道竖井,所有风机均置于三层屋顶。各个功能房间均有空调要求。根据化验室化验任务的需要和分析项目的物性特点,一层为样品冲洗、存放、加热区;二层为中间产品控制分析区;三层为产品分析区。某化工厂中心化验楼平面图见图2。
    某化工厂中心化验楼平面图
     
           3、基本要求
           3.1建筑和结构
           实验室建筑和结构有如下要求:
           (1)实验室最好在化工厂的上风向,避免车间灰尘和有害气体对分析化验结果的影响。
           (2)实验室要远离震源、噪声源、粉尘源和电磁干扰源。
           (3)实验室建筑的耐火等级不低于二级。
           (4)布置较重设备或要求防振的房间可设在底层;有洁净和安静要求的房间可布置在高层;有防潮或防晒要求房间则可分别设置在阳面或阴面。
           (5)特殊实验室除外,实验室的层高不得低于316m,中心走廊宽度宜214~217m;实验室建筑物为多层布置时,楼面荷载设计不小于3000N/m2,负荷较大的房间按实际要求设计。
           (6)有爆炸危险的房间门应向外开;大房间应设双开门;有恒温恒湿要求的房间应设双道门(即设缓冲区)。
           (7)有洁净要求的房间应采用固定窗,避免灰尘进入室内;有防晒要求的房间应设遮阳窗帘;其他房间宜采用双层活动窗或纱窗。
           (8)化验室的地面应平整、防滑、耐酸、耐碱、耐油、防静电。
           (9)用水房间应设112~115m瓷砖墙裙或油漆墙裙,以便于清洁。
           (10)需要使用钢瓶的化验室应在建筑物外便于引管线到所在功能房间的地方建钢瓶间,钢瓶间要通风良好,并有防爆和泄爆措施。
           3.2采暖、通风及排风和空调
           3.2.1采暖
           应根据项目具体情况,按有关规范或规定提出采暖要求。
           3.2.2通风和排风
           在化学实验过程中,经常会产生各种难闻、有腐蚀性、有毒或易爆的气体。这些有害气体如不及时排出室外,就要造成室内空气污染,影响实验人员的健康和安全以及仪器设备的精度和寿命,因此,实验室应考虑通风和排风系统。实验室的通风和排风系统设计通常有如下要求:
           (1)实验时产生有害气体的房间可设置通风柜进行局部通风,柜内需设热源、水源、照明等;风机要求防爆,通风管道要耐酸碱腐蚀;对于合用一个风机的多台通风柜,每台通风柜都应有独立的控制按钮。
           (2)对于环境要求严格的原子吸收室、液相色谱室或质谱分析室等可在仪器上方设置局部排风罩。
           (3)对于会散发有毒有害气体的化学分析室应设置通风柜进行局部排风。
           (4)对于散发少量有害气体的房间宜设轴流风机对外排气。
           (5)空气要求保持一定洁净度的房间,则要提出洁净等级。
           3.2.3空调
           有恒温、恒湿要求的房间应设置空调,温度宜在18~28℃,湿度在30%~70%。
           3.3给水和排水
           (1)给排水管道的设置应满足分析化验洗涤的要求;室内总阀门应设在易操作的显著位置;下水道应采用耐酸碱腐蚀的材料。
           (2)应按需供给生活用水或新鲜水。
           (3)分析化验污水应排入生产污水管网,分析化验废弃的酸、碱、油污、化学试剂和废渣应集中贮存再定期处理。
           (4)应配备消防栓或化学灭火等消防设施。
           3.4供电
           实验室供电一般分为照明电和动力电,而动力电主要用于各类仪器设备、空调和风机等的电力供应。实验室用电有如下要求:
           (1)实验室电气的设计应遵守国家或行业相关标准。
           (2)实验室内应设三相和单相交流电源,要设置电源总开关,以便能切断室内电源。
           (3)实验室的动力和照明电源线及通信线宜暗设。应配备不间断电源,当主电源断电时应能给应急照明系统提供至少半小时的电源供应。
           (4)实验室的实验台、通风柜及其他实验区域应有足够数量的单相或三相插座,插座一般采用嵌入式,安装在墙上,也可根据需要在实验台上安装电源插座,大于16A的电源应采用空气开关。
           (5)实验室的烘箱、冰箱、恒温箱等固定设备应有专用供电电源,确保实验结束时仍能运转,不至于因切断实验室的总电源而影响其工作。
           (6)实验室要有接地系统,对大型精密仪器或有特殊要求的设备应单独设置接地系统。
           (7)实验室采用荧光灯照明,药品间、钢瓶间等有爆炸危险的场所应设防爆灯具。
           (8)根据需要,部门实验室应设电话及网络接口。 
           3.5供气
           实验室供气分为钢瓶和管网供气,供气管道设计有如下要求:
           (1)供气管道应统筹规划,集中布置,以便于安装、操作和检修。
           (2)供气管道应明敷。
           (3)实验室分析一般采用电加热,室内不宜敷设燃料气管道。
           (4)由系统外管引入实验室的气体管道应设切断阀、过滤器和压力表。
           (5)从系统外管引入的气体管道宜采用无缝钢管,仪表空气可采用镀锌钢管,但引入到仪器分析室后应转换成与钢瓶气体管道材质保持一致的不锈钢或紫铜管,但乙炔气管道不得用紫铜管。
           (6)钢瓶气体管道宜采用球阀、截止阀,严禁使用闸阀。
           (7)氢气管道不得穿越不使用氢气的房间。
           (8)管道与钢瓶或设备连接时宜采用金属管道,如为非金属管道,宜采用聚氟乙烯管或聚氯乙烯管,不得采用乳胶管。
           (9)对氢气管道不得采用铜质的阀门和管件。
           (10)氢气、氧气或乙炔气管道所用管件和仪表必须是该介质的专用产品,不得代用。
           (11)氢气管道不宜采用螺纹连接,应采用焊接连接。高纯气体管道应采用承插焊接。 
           3.6家具
           现代化的实验室在追求环境舒适、安全的同时,应满足实验室的功能性、坚固性、耐腐蚀性,以及安装布置的灵活性。实验室家具通常分为实验台、实验用柜和通风柜等。实验室家具不同于一般家具,它常与水、电气、化学物质以及仪器设备相接触,因此对家具的构造和材质提出更高的要求。
           (1)实验台一般为宽度750~800mm,高度800~900mm,长度根据实验室大小来定,最好选择组合式,以便施工安装方便。
           (2)实验台台面要求平整、耐酸、耐碱、耐溶剂腐蚀、防火、易于清洁,并且不易碰碎玻璃仪器等。
           (3)设备台要求能承重,宽度一般不小于750mm,高度一般为500~850mm。放置分析仪器的设备台不应靠墙布置,要距墙500~800mm,以便于气路安装、电路检修、仪器维修等;放置加热设备的设备台要求坚固、耐热,高度应适宜操作;放置天平的设备台应采取防震措施。
           (4)通风柜内衬及工作台面按其使用性质应具有相应的耐腐蚀、防火、耐高温及防水等性能,个别情况下还需要防爆。通风柜的面板玻璃要求使用安全玻璃,每个通风柜应有独立的风道开启装置。
           (5)药品柜分为普通药品柜、有毒药品柜、剧毒药品柜,药品应按不同性质分别存放,剧毒药品柜应由专人负责看管。
     
           4、结语
           (1)化工厂实验室的设计是一项系统工程,它涉及建筑、结构、电气、暖通、给排水、物理和化学等多专业知识。
           (2)设计应以人为本,全面规划,综合考虑多方面因素,确保实验人员和仪器尤其是贵重的精密仪器的安全。
           (3)均衡实验室的人力负荷,合理安排布局,适度考虑方便操作、使用和管理,同时兼顾实验室的整齐美观。
     
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