吳明(中石化揚子石油化工有限公司，江蘇 南京 210048)

0 引言

區(qū)別于普通建筑，分析實驗室建設對建筑物的地理位置、建筑構(gòu)造、防塵、防震以及配套輔助設施都有嚴格的要求，設計時應滿足標準規(guī)范，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)，詳細設計與規(guī)劃，使化驗室能夠滿足分析化驗工作的要求。優(yōu)秀的分析化驗室建筑設計要充分了解分析化驗工作內(nèi)容(分析項目、分析方法等)、化驗室分析環(huán)境(溫濕度、通風系統(tǒng)等)，考慮儀器設備選型，實現(xiàn)化驗室平面布局合理、功能完善，水、電、氣、暖設計滿足分析化驗需求，尤其是通風設施、廢水和廢氣排放的特殊要求，從而使分析化驗室更好地發(fā)揮作用，保證企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量。

1 概述

按照承擔的分析任務，石油化工分析化驗室通常分為中心化驗室和裝置化驗室，中心化驗室負責工廠原輔料、出廠產(chǎn)品的質(zhì)量合格分析，裝置分析室除負責本裝置中間過程物料控制分析外，還承擔著公用工程及輔助裝置等分析任務；按功能又可分為化學分析實驗室、精密儀器實驗室(原子熒光光譜儀、原子吸收光譜儀、ICP-MS等)、輔助室(辦公室、藥劑室、鋼瓶間等)。這些實驗室的任務側(cè)重點各不相同，因此在實驗室設計中既有共性，又有差異，需分別對待。另外，在分析檢驗過程中經(jīng)常產(chǎn)生對人體有害的氣體或揮發(fā)物。因此，對化驗室的建筑結(jié)構(gòu)、環(huán)境、室內(nèi)設施等都有特殊的要求，在準備新建化驗室或改擴建原化驗室時都應充分考慮。

建立化驗室時還應考慮遠離灰塵、煙霧、噪聲、振動源和電磁干擾源的環(huán)境。因此，化驗室不宜建在主要交通線路、鍋爐房、機房等附近?；炇覒O在化工企業(yè)的上風處，避免粉塵和有害氣體對分析結(jié)果的影響?；炇医ㄖ哪突鸬燃壊坏陀诙墶Ｊ突て髽I(yè)生產(chǎn)加工的大多是屬于易燃、易爆的材料和產(chǎn)品，分析化驗室通風設施有嚴格要求，設置防火隔離區(qū)，配備消防火災報警系統(tǒng)、應急噴淋裝置和洗眼器等。

2 石油化工分析化驗室建設設計要點

2.1 儀器設備選型

分析儀器設備的選型是通過開展分析任務的分析項目以及選用的分析方法來確定的。依據(jù)分析項目表，參照相應的分析方法，同時兼顧快捷、成本、準確度、安全等要求，選購合理的分析儀器設備。分析方法一般有國標、行標以及企標等分析標準。分析儀器選型應滿足技術(shù)先進、分析可靠、速度快、穩(wěn)定性好以及抗腐蝕能力好等要求，操作便捷、易于保養(yǎng)和維護。

2.2 平面設計

石油化工分析化驗室易于發(fā)生有毒有害、易燃易爆物質(zhì)泄漏、爆炸以及發(fā)生火災，分析化驗室儀器設備與人員安全應優(yōu)先考慮。在平面設計時要保證兩個以上主出入口，保持實驗室的通風系統(tǒng)穩(wěn)定運行，人員逃生與消防通道暢通?；炇议T設計時應向外開啟，室內(nèi)走道應布置在實驗臺中間。一旦化驗室發(fā)生危險，人員可以快速撤離。室內(nèi)消防噴淋系統(tǒng)也要同步設計，降低危害風險。

其次，化驗室平面布局要以實驗流程順暢、功能分區(qū)明確、方便溝通為原則，結(jié)合開展的分析項目、分析方法和分析頻率，做出最優(yōu)化驗室組成和布置?；炇也贾眠€要注意以下原則：(1)功能相近的化驗室布置在一起。同類型的化驗室一般對通風、排污、溫控等有相同要求，布置在一起便于集中設置公用設施和輔助儀器的共用，避免重復投資。(2)有特殊要求的化驗室集中布置。例如有氣源要求的儀器分析室布置在一起，例如：色譜室、原子吸收時等，有利于氣體管道集中敷設、管理、檢修。把有隔振要求的化驗室，例如：天平室、精密儀器室等，布置在一起，有利于集中采取減振措施[1]。

2.3 電氣系統(tǒng)設計

化驗室用電主要包括動力用電、照明用電、實驗室弱電(門禁、監(jiān)控、網(wǎng)絡、電話)、防雷接地等。采用 TN-S 三相五線制供電系統(tǒng)，分析實驗室動力電源主要用于各種儀器設備、空調(diào)、風機的供電。照明用電、動力用電分開設置，供電應充分保證實驗室的用電安全。線路布置采用銅芯BVR和BV。電線的直徑和開關的尺寸是根據(jù)功耗容量來計算的。對大負荷電器設置單獨電路，并設計相應的自動保護開關。大型儀器、精密儀器電源設計交流穩(wěn)壓器或UPS。大功率用電器使用一路相線，其他儀器獨立使用一路相線，以避免大功率開停對檢驗儀器的影響。所有用電儀器設備均應良好接地。

實驗室弱電主要是實現(xiàn)分析人員進入化驗室刷卡開門；毒品室有危險品或劇毒品存在，需要視頻監(jiān)控；化驗室合理設置網(wǎng)絡、電話接入點，分析數(shù)據(jù)共享以及對外聯(lián)系等。此外，分析實驗室應該有一個接地系統(tǒng)，保證分析儀器設備安全。分析實驗室采用LED高效熒光燈照明，?；肥?、鋼瓶間等有爆炸危險的場所應選用防爆 LED 高效節(jié)能長形熒光燈[1]。

2.4 給排水系統(tǒng)設計

化驗室給排水系統(tǒng)不僅包括化驗室給排水，還要做好化驗室廢水處理?；炇医幼詠硭o水管，接口管徑不小于DN80，水質(zhì)滿足國家《生活飲用水衛(wèi)生標準》的要求。主要供給化驗室、清洗間、洗眼器的用水以及純水站原水，使用點最小供水壓力0.05 MPa。根據(jù)化驗室需求，使用純水儀或?qū)ｉT的純水間進行純水供應。排水管和地漏應設置水封。化驗室的管道通常是明裝的，便于施工、安裝和維護，成本低?；炇疫€可通過新建太陽能供熱裝置，為化驗室提供熱水，滿足生產(chǎn)分析需求。

化驗室分析檢測過程中產(chǎn)生的廢水通常涉及酸性、堿性以及具有一定腐蝕性，同時存在有機物、重金屬等，排水管應選用耐腐蝕、耐酸堿、耐有機溶劑的材質(zhì)。化驗室排放廢水必須經(jīng)過污水處理設備處理凈化過的。生產(chǎn)污廢水分類排放，酸堿廢水采用化工級給水UPVC管，承插粘接；有機廢水采用不銹鋼管，焊接。

2.5 氣路系統(tǒng)設計

分析實驗室氣路系統(tǒng)包括公用氣體管道系統(tǒng)和鋼瓶氣體管道系統(tǒng)。公用氣體主要為分析化驗提供壓縮空氣和低壓氮氣。公用氣體管道進入房間后，需要添加過濾器，去除氣體中的水、油等雜質(zhì)。還應設置截止閥，方便維修和更換。鋼瓶氣體管道系統(tǒng)是鋼瓶間的氣體通過匯流排經(jīng)氣體管道分配到各實驗室分析儀器的使用點。鋼瓶氣體管路系統(tǒng)包括鋼瓶氣、耐高壓的軟管、一級調(diào)壓控制面板、氣管、二級減壓閥和末端球閥。鋼瓶間及用氣房間均設置可燃氣體報警裝置，鋼瓶間內(nèi)常規(guī)氣體與易燃氣體、助燃氣體分區(qū)分室。氣瓶統(tǒng)一存放，鋼瓶間用防爆墻體處理，盡可能降低工作人員及環(huán)境所受風險。管路應盡量減少彎曲，縮短鋪設長度，防止傳輸?shù)臍怏w壓力、流量損失過大，盡量減少焊接點以降低泄漏的可能性。易燃易爆氣體經(jīng)過走廊和未使用該氣體的房間時管道采用雙層管道做安全保護[2]。

2.6 通排風系統(tǒng)和暖通設計

2.6.1 通排風系統(tǒng)

一般分析實驗室的通風系統(tǒng)有全室通風、局部通風和事故通風三種形式。全室通風主要針對產(chǎn)生余熱、余濕及氣味的房間以去除這些余熱、余濕與氣味，設全室通風系統(tǒng)。如各種庫房、各種清洗間、設備間等。事故通風是針對化學品庫與氣瓶間等存在瞬間釋放大量有毒有害氣體的房間，還設有事故排風。局部通風是石油化工分析實驗室最常用的方法。局部通風針對不同的化驗設備，并設有不同的局部排風系統(tǒng)以排除實驗過程中產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)，滿足實驗房間的環(huán)境與安全。局部排風分為三種系統(tǒng)：通風柜排風、排風罩排風、試劑柜排風。通風柜是安全處理有毒、有害氣體或蒸汽的通風設施。在通風柜中操作可直接密封、捕捉、轉(zhuǎn)移污染物或有毒有害氣體，防止逃逸到分析化驗室，污染工作區(qū)域。通風柜應安裝排風管道，風管能夠耐酸堿腐蝕。風機置于頂層機房內(nèi)，并配備有防噪音和震動裝置。排風罩排風采用萬向排氣罩及固定集氣罩去除有害氣體。每臺萬向排煙罩的設計風量為300 m3/h，且風量可調(diào)節(jié)。試劑柜排風應維持柜內(nèi)為負壓，并設置直接排風至室外[3]。

所有排風系統(tǒng)均根據(jù)排風性質(zhì)進行設置廢氣處理裝置。針對無機、酸堿廢氣，需接入酸堿廢氣洗滌裝置，酸堿廢氣經(jīng)過洗滌裝置酸堿中和處理后達標排放。洗滌裝置設置在屋面，其中風機一用一備，酸堿廢氣系統(tǒng)風管采用耐酸腐蝕材料制作，洗滌裝置與風機采用耐酸腐蝕材料，如：玻璃鋼、PP塑料以及不銹鋼涂特富龍膜等。對于有機廢氣，需接入到有機廢氣吸附處理設備經(jīng)吸附處理后達標排放。有機吸附處理設備設置在屋面，其中風機一用一備。有機廢氣系統(tǒng)風管及風機均使用耐酸腐蝕材料制作。

2.6.2 暖通設計

四季室外溫度變化，實驗室需要保證一個正常的溫度環(huán)境，化驗室通過空調(diào)系統(tǒng)保證化驗室溫度的相對穩(wěn)定。中央空調(diào)系統(tǒng)可提供化驗室制暖制熱要求，新風系統(tǒng)可以控制化驗室溫濕度，并補充新風。

化驗室通排風、補風系統(tǒng)需采用聯(lián)動控制，化驗室壓力始終保持平衡，無大的波動，充分保證化驗室環(huán)境和實驗數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

2.7 數(shù)據(jù)處理與電信設計

隨著實驗儀器的智能化和自動化程度提高，通過建設化驗室LIMS系統(tǒng)，實現(xiàn)儀器分析數(shù)據(jù)實時、自動傳遞到網(wǎng)絡上，保存在服務器中，可供管理、共享和查閱。同時，還應加強網(wǎng)絡數(shù)據(jù)安全，做到實時監(jiān)控，保證信息安全?；炇遗鋫涔潭娫?，方便化驗室與生產(chǎn)、管理部門聯(lián)系與溝通，及時糾正分析數(shù)據(jù)偏差。

3 結(jié)語

分析化驗室的建設是一項復雜的系統(tǒng)工程，除選購合理的分析儀器設備外，還要綜合考慮化驗室的總體規(guī)劃、工藝流程、平面布局、給排水系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、通排風系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等多個方面的專業(yè)內(nèi)容。設計要以人為本，整體規(guī)劃、把握細節(jié)，各專業(yè)配合協(xié)作。在滿足安全、高效、節(jié)能、環(huán)保等要求的前提下，設計出功能完善、布局美觀、安全的現(xiàn)代石油化工分析化驗室。