吳明(中石化揚(yáng)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(shí)驗(yàn)室建設(shè)對(duì)建筑物的地理位置、建筑構(gòu)造、防塵、防震以及配套輔助設(shè)施都有嚴(yán)格的要求，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)，詳細(xì)設(shè)計(jì)與規(guī)劃，使化驗(yàn)室能夠滿足分析化驗(yàn)工作的要求。優(yōu)秀的分析化驗(yàn)室建筑設(shè)計(jì)要充分了解分析化驗(yàn)工作內(nèi)容(分析項(xiàng)目、分析方法等)、化驗(yàn)室分析環(huán)境(溫濕度、通風(fēng)系統(tǒng)等)，考慮儀器設(shè)備選型，實(shí)現(xiàn)化驗(yàn)室平面布局合理、功能完善，水、電、氣、暖設(shè)計(jì)滿足分析化驗(yàn)需求，尤其是通風(fēng)設(shè)施、廢水和廢氣排放的特殊要求，從而使分析化驗(yàn)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(dān)的分析任務(wù)，石油化工分析化驗(yàn)室通常分為中心化驗(yàn)室和裝置化驗(yàn)室，中心化驗(yàn)室負(fù)責(zé)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(fù)責(zé)本裝置中間過(guò)程物料控制分析外，還承擔(dān)著公用工程及輔助裝置等分析任務(wù)；按功能又可分為化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)室、精密儀器實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室的任務(wù)側(cè)重點(diǎn)各不相同，因此在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)中既有共性，又有差異，需分別對(duì)待。另外，在分析檢驗(yàn)過(guò)程中經(jīng)常產(chǎn)生對(duì)人體有害的氣體或揮發(fā)物。因此，對(duì)化驗(yàn)室的建筑結(jié)構(gòu)、環(huán)境、室內(nèi)設(shè)施等都有特殊的要求，在準(zhǔn)備新建化驗(yàn)室或改擴(kuò)建原化驗(yàn)室時(shí)都應(yīng)充分考慮。

建立化驗(yàn)室時(shí)還應(yīng)考慮遠(yuǎn)離灰塵、煙霧、噪聲、振動(dòng)源和電磁干擾源的環(huán)境。因此，化驗(yàn)室不宜建在主要交通線路、鍋爐房、機(jī)房等附近?；?yàn)室應(yīng)設(shè)在化工企業(yè)的上風(fēng)處，避免粉塵和有害氣體對(duì)分析結(jié)果的影響?；?yàn)室建筑的耐火等級(jí)不低于二級(jí)。石油化工企業(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(yàn)室通風(fēng)設(shè)施有嚴(yán)格要求，設(shè)置防火隔離區(qū)，配備消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、應(yīng)急噴淋裝置和洗眼器等。

2 石油化工分析化驗(yàn)室建設(shè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 儀器設(shè)備選型

分析儀器設(shè)備的選型是通過(guò)開(kāi)展分析任務(wù)的分析項(xiàng)目以及選用的分析方法來(lái)確定的。依據(jù)分析項(xiàng)目表，參照相應(yīng)的分析方法，同時(shí)兼顧快捷、成本、準(zhǔn)確度、安全等要求，選購(gòu)合理的分析儀器設(shè)備。分析方法一般有國(guó)標(biāo)、行標(biāo)以及企標(biāo)等分析標(biāo)準(zhǔn)。分析儀器選型應(yīng)滿足技術(shù)先進(jìn)、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(hù)。

2.2 平面設(shè)計(jì)

石油化工分析化驗(yàn)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(zāi)，分析化驗(yàn)室儀器設(shè)備與人員安全應(yīng)優(yōu)先考慮。在平面設(shè)計(jì)時(shí)要保證兩個(gè)以上主出入口，保持實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，人員逃生與消防通道暢通?；?yàn)室門設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)向外開(kāi)啟，室內(nèi)走道應(yīng)布置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)中間。一旦化驗(yàn)室發(fā)生危險(xiǎn)，人員可以快速撤離。室內(nèi)消防噴淋系統(tǒng)也要同步設(shè)計(jì)，降低危害風(fēng)險(xiǎn)。

其次，化驗(yàn)室平面布局要以實(shí)驗(yàn)流程順暢、功能分區(qū)明確、方便溝通為原則，結(jié)合開(kāi)展的分析項(xiàng)目、分析方法和分析頻率，做出最優(yōu)化驗(yàn)室組成和布置?；?yàn)室布置還要注意以下原則：(1)功能相近的化驗(yàn)室布置在一起。同類型的化驗(yàn)室一般對(duì)通風(fēng)、排污、溫控等有相同要求，布置在一起便于集中設(shè)置公用設(shè)施和輔助儀器的共用，避免重復(fù)投資。(2)有特殊要求的化驗(yàn)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(shí)等，有利于氣體管道集中敷設(shè)、管理、檢修。把有隔振要求的化驗(yàn)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(shè)計(jì)

化驗(yàn)室用電主要包括動(dòng)力用電、照明用電、實(shí)驗(yàn)室弱電(門禁、監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)、電話)、防雷接地等。采用 TN-S 三相五線制供電系統(tǒng)，分析實(shí)驗(yàn)室動(dòng)力電源主要用于各種儀器設(shè)備、空調(diào)、風(fēng)機(jī)的供電。照明用電、動(dòng)力用電分開(kāi)設(shè)置，供電應(yīng)充分保證實(shí)驗(yàn)室的用電安全。線路布置采用銅芯BVR和BV。電線的直徑和開(kāi)關(guān)的尺寸是根據(jù)功耗容量來(lái)計(jì)算的。對(duì)大負(fù)荷電器設(shè)置單獨(dú)電路，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的自動(dòng)保護(hù)開(kāi)關(guān)。大型儀器、精密儀器電源設(shè)計(jì)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(dú)立使用一路相線，以避免大功率開(kāi)停對(duì)檢驗(yàn)儀器的影響。所有用電儀器設(shè)備均應(yīng)良好接地。

實(shí)驗(yàn)室弱電主要是實(shí)現(xiàn)分析人員進(jìn)入化驗(yàn)室刷卡開(kāi)門；毒品室有危險(xiǎn)品或劇毒品存在，需要視頻監(jiān)控；化驗(yàn)室合理設(shè)置網(wǎng)絡(luò)、電話接入點(diǎn)，分析數(shù)據(jù)共享以及對(duì)外聯(lián)系等。此外，分析實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該有一個(gè)接地系統(tǒng)，保證分析儀器設(shè)備安全。分析實(shí)驗(yàn)室采用LED高效熒光燈照明，?；肥摇撈块g等有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所應(yīng)選用防爆 LED 高效節(jié)能長(zhǎng)形熒光燈[1]。

2.4 給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

化驗(yàn)室給排水系統(tǒng)不僅包括化驗(yàn)室給排水，還要做好化驗(yàn)室廢水處理?；?yàn)室接自來(lái)水給水管，接口管徑不小于DN80，水質(zhì)滿足國(guó)家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求。主要供給化驗(yàn)室、清洗間、洗眼器的用水以及純水站原水，使用點(diǎn)最小供水壓力0.05 MPa。根據(jù)化驗(yàn)室需求，使用純水儀或?qū)ｉT的純水間進(jìn)行純水供應(yīng)。排水管和地漏應(yīng)設(shè)置水封。化驗(yàn)室的管道通常是明裝的，便于施工、安裝和維護(hù)，成本低?；?yàn)室還可通過(guò)新建太陽(yáng)能供熱裝置，為化驗(yàn)室提供熱水，滿足生產(chǎn)分析需求。

化驗(yàn)室分析檢測(cè)過(guò)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(shí)存在有機(jī)物、重金屬等，排水管應(yīng)選用耐腐蝕、耐酸堿、耐有機(jī)溶劑的材質(zhì)?；?yàn)室排放廢水必須經(jīng)過(guò)污水處理設(shè)備處理凈化過(guò)的。生產(chǎn)污廢水分類排放，酸堿廢水采用化工級(jí)給水UPVC管，承插粘接；有機(jī)廢水采用不銹鋼管，焊接。

2.5 氣路系統(tǒng)設(shè)計(jì)

分析實(shí)驗(yàn)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(yàn)提供壓縮空氣和低壓氮?dú)狻９脷怏w管道進(jìn)入房間后，需要添加過(guò)濾器，去除氣體中的水、油等雜質(zhì)。還應(yīng)設(shè)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(guò)匯流排經(jīng)氣體管道分配到各實(shí)驗(yàn)室分析儀器的使用點(diǎn)。鋼瓶氣體管路系統(tǒng)包括鋼瓶氣、耐高壓的軟管、一級(jí)調(diào)壓控制面板、氣管、二級(jí)減壓閥和末端球閥。鋼瓶間及用氣房間均設(shè)置可燃?xì)怏w報(bào)警裝置，鋼瓶間內(nèi)常規(guī)氣體與易燃?xì)怏w、助燃?xì)怏w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(fēng)險(xiǎn)。管路應(yīng)盡量減少?gòu)澢s短鋪設(shè)長(zhǎng)度，防止傳輸?shù)臍怏w壓力、流量損失過(guò)大，盡量減少焊接點(diǎn)以降低泄漏的可能性。易燃易爆氣體經(jīng)過(guò)走廊和未使用該氣體的房間時(shí)管道采用雙層管道做安全保護(hù)[2]。

2.6 通排風(fēng)系統(tǒng)和暖通設(shè)計(jì)

2.6.1 通排風(fēng)系統(tǒng)

一般分析實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)系統(tǒng)有全室通風(fēng)、局部通風(fēng)和事故通風(fēng)三種形式。全室通風(fēng)主要針對(duì)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(shè)全室通風(fēng)系統(tǒng)。如各種庫(kù)房、各種清洗間、設(shè)備間等。事故通風(fēng)是針對(duì)化學(xué)品庫(kù)與氣瓶間等存在瞬間釋放大量有毒有害氣體的房間，還設(shè)有事故排風(fēng)。局部通風(fēng)是石油化工分析實(shí)驗(yàn)室最常用的方法。局部通風(fēng)針對(duì)不同的化驗(yàn)設(shè)備，并設(shè)有不同的局部排風(fēng)系統(tǒng)以排除實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)，滿足實(shí)驗(yàn)房間的環(huán)境與安全。局部排風(fēng)分為三種系統(tǒng)：通風(fēng)柜排風(fēng)、排風(fēng)罩排風(fēng)、試劑柜排風(fēng)。通風(fēng)柜是安全處理有毒、有害氣體或蒸汽的通風(fēng)設(shè)施。在通風(fēng)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(yàn)室，污染工作區(qū)域。通風(fēng)柜應(yīng)安裝排風(fēng)管道，風(fēng)管能夠耐酸堿腐蝕。風(fēng)機(jī)置于頂層機(jī)房?jī)?nèi)，并配備有防噪音和震動(dòng)裝置。排風(fēng)罩排風(fēng)采用萬(wàn)向排氣罩及固定集氣罩去除有害氣體。每臺(tái)萬(wàn)向排煙罩的設(shè)計(jì)風(fēng)量為300 m3/h，且風(fēng)量可調(diào)節(jié)。試劑柜排風(fēng)應(yīng)維持柜內(nèi)為負(fù)壓，并設(shè)置直接排風(fēng)至室外[3]。

所有排風(fēng)系統(tǒng)均根據(jù)排風(fēng)性質(zhì)進(jìn)行設(shè)置廢氣處理裝置。針對(duì)無(wú)機(jī)、酸堿廢氣，需接入酸堿廢氣洗滌裝置，酸堿廢氣經(jīng)過(guò)洗滌裝置酸堿中和處理后達(dá)標(biāo)排放。洗滌裝置設(shè)置在屋面，其中風(fēng)機(jī)一用一備，酸堿廢氣系統(tǒng)風(fēng)管采用耐酸腐蝕材料制作，洗滌裝置與風(fēng)機(jī)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(duì)于有機(jī)廢氣，需接入到有機(jī)廢氣吸附處理設(shè)備經(jīng)吸附處理后達(dá)標(biāo)排放。有機(jī)吸附處理設(shè)備設(shè)置在屋面，其中風(fēng)機(jī)一用一備。有機(jī)廢氣系統(tǒng)風(fēng)管及風(fēng)機(jī)均使用耐酸腐蝕材料制作。

2.6.2 暖通設(shè)計(jì)

四季室外溫度變化，實(shí)驗(yàn)室需要保證一個(gè)正常的溫度環(huán)境，化驗(yàn)室通過(guò)空調(diào)系統(tǒng)保證化驗(yàn)室溫度的相對(duì)穩(wěn)定。中央空調(diào)系統(tǒng)可提供化驗(yàn)室制暖制熱要求，新風(fēng)系統(tǒng)可以控制化驗(yàn)室溫濕度，并補(bǔ)充新風(fēng)。

化驗(yàn)室通排風(fēng)、補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)需采用聯(lián)動(dòng)控制，化驗(yàn)室壓力始終保持平衡，無(wú)大的波動(dòng)，充分保證化驗(yàn)室環(huán)境和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

2.7 數(shù)據(jù)處理與電信設(shè)計(jì)

隨著實(shí)驗(yàn)儀器的智能化和自動(dòng)化程度提高，通過(guò)建設(shè)化驗(yàn)室LIMS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)儀器分析數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、自動(dòng)傳遞到網(wǎng)絡(luò)上，保存在服務(wù)器中，可供管理、共享和查閱。同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證信息安全。化驗(yàn)室配備固定電話，方便化驗(yàn)室與生產(chǎn)、管理部門聯(lián)系與溝通，及時(shí)糾正分析數(shù)據(jù)偏差。

3 結(jié)語(yǔ)

分析化驗(yàn)室的建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，除選購(gòu)合理的分析儀器設(shè)備外，還要綜合考慮化驗(yàn)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(fēng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等多個(gè)方面的專業(yè)內(nèi)容。設(shè)計(jì)要以人為本，整體規(guī)劃、把握細(xì)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(shè)計(jì)出功能完善、布局美觀、安全的現(xiàn)代石油化工分析化驗(yàn)室。