石油化工分析化驗室設計思考

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建設一座正規、標準、功能完善的分析化驗室，不僅僅是選購合適的儀器設備，更應該從建筑設計角度對實驗室的平面布置、給排水、氣體管道、電氣、電信、采暖、通風等幾個方面綜合考慮，設計出功能合理、操作安全、使用方便的石油化工分析化驗室。分析化驗室的工作貫穿石油化工整個生產過程，在原料檢驗、中間生產控制分析、產品出廠檢驗、新工藝研發等方面起著關鍵的作用。優秀的分析化驗室建筑設計要在對工作流程、化驗室環境（如溫濕度、通風等）要求充分了解的前提下，對分析化驗用房、儀器設備進行合理布局，保證各項分析化驗工作的順利開展。在建筑設計過程中實現化驗室平面布置合理，水、暖、電、氣設計滿足分析化驗室要求，尤其是通風設施的特殊要求，從而使分析化驗室在石油化工企業中更好地發揮作用，保證企業的產品質量。

1石油化工分析化驗室類型及特點

石油化工分析化驗室按照功能定位通常分為中心化驗室和裝置化驗室。中心化驗室負責全廠物料的質量控制分析，裝置化驗室只負責本裝置中間控制分析。一般工廠設一個中心化驗室，只有當某個裝置分析項目的分析頻次特別高，并且離中心化驗室的距離較遠時，才考慮設置裝置化驗室。為集中管理，一般新建石化項目只設置一個中心化驗室。石油化工分析化驗室具有如下特點：（1）由于石油化工企業加工的物料及產品多屬于易燃、易爆品，涉及危險品的種類繁多。因此，石油化工分析化驗室對通風設施及防爆的要求比較嚴格。（2）石油化工分析儀器設備類型和數量多，有標準的工作流程及嚴格的安裝要求和使用要求。

2分析化驗室設計

2.1平面設計

石油化工分析化驗室的平面設計應以安全性、實驗流程順暢、功能分區明確、聯系方便為原則，合理布局功能房間以及家具、設備，并將人流和物流出入口分開設置。化驗室布置首先要考慮的因素就是安全。石油化工分析化驗室是易于發生有毒有害易燃易爆物質泄漏、爆炸、火災的場所。在設計時要盡量保持實驗室的通風流暢、逃生通道暢通。分析化驗室的門應朝外開，并且盡量對著實驗臺中間的走道開。這樣一旦化驗室發生危險，人員可以快速逃生。分析化驗室主要由化驗分析房間及輔助房間（更衣室、辦公室、資料室等）組成。各類用房按功能應集中布置，做到功能分區明確、布局合理、聯系方便、互不干擾，且留有發展余地。目前，化驗室的主流設計思想是大開間和小房間結合配置，即保證特殊房間的獨立性，也方便同類儀器的統一擺放，統一管理，減少實驗人員數量。例如，某化工中心化驗室，水質分析室、儀器分析室采用了大開間，加熱室和天平室采用小開間。在石油化工的分析化驗室中，中央實驗臺和邊實驗臺的組合是常見的布置形式，實驗臺的布置有島型、半島型、一字形等。化驗室的通風柜、藥品柜和器皿柜等根據功能設置。化驗室內各種臺、柜之間的間距應符合人體工程學的要求，并滿足操作要求［1-2］。

2.2供配電設計

化驗室用電主要包括照明用電、儀器設備用電。化驗室內需要引入380V和220V兩種交流電源。電力布線一般采用暗裝的形式并設置總電源控制開關，當化驗室無人時，應能切斷室內電源。每一實驗臺上都要設置一定數量的電源插座，插座的數量以能滿足需要為原則，略有富裕。為保持設計的美觀性，同一類型的實驗臺上盡量布置相同數量的插座。中央實驗臺電路一般自實驗臺中心地面穿出，接至臺上插座。中央實驗臺有試劑架的，插座設置在試劑架上；沒有試劑架的，插座應設置在臺面上。邊實驗臺電路可自地面穿出或自實驗臺背面墻上引出，插座設置在墻上，離臺面300mm高。為配合實驗臺、通風柜、烘箱等設備的使用，在實驗室四面墻壁上適當位置要安裝多處380V和220V插座，這些插座一般安裝在距地面300mm高處。通風柜電器的開關和插座應安裝在通風柜外部。電源線路要和局域網、電話線路分開，避免信號干擾。所有電源與水槽應保持一定的安全距離。還有很多實驗室的設計采用功能柱形式，將水、電、氣的配管配線沿吊頂通過功能柱引入到實驗臺上。

2.3給排水設計

石油化工的分析化驗室一般需要引入生活水和純水，以滿足分析化驗對水質的要求。寒冷地區的分析化驗室還需引入熱水，供化驗人員冬季使用。中央實驗臺的供水管道一般隱藏在底柜中間，邊臺的供水管道隱藏在底柜后面。化驗臺、通風柜的排水管以及地漏應設水封。化驗室管道通常為明裝，應盡量沿墻、梁柱、墻角、走廊敷設。明裝敷設方便施工安裝和維修且造價低，缺點是影響室內美觀。如有特殊要求也可以采用暗裝敷設。

2.4氣體管道系統設計

化驗室氣體管道系統包括公用氣體管道系統和鋼瓶氣管道系統。公用氣體主要是壓縮空氣和低壓氮氣，按需求接入化驗室。公用氣體管道進入室內后，需要加過濾器，用于脫除氣體中的水、油等雜質，此處應并聯一段管路，在過濾裝置前后加裝獨立閥門，以便在不影響正常使用的情況下進行維修、更換。鋼瓶氣管道系統是將鋼瓶間的氣體通過氣體管道，配送到各化驗室分析儀器使用點。鋼瓶氣管道系統配置包括鋼瓶、單向閥、金屬軟管、匯流排、管道、二級減壓閥、終端球閥。鋼瓶可燃氣體主要是氫氣、乙炔等，管路需要在匯流排出口加阻火器。進入室內的總管線通過穩壓閥分向每一臺用氣儀器，并在連接用氣儀器前加球閥。對于并行的鋼瓶氣體管道，氫氣、乙炔等可燃氣體管道要遠離氧氣管道，管道處于垂直面上下并行時，氧氣管道要在最下方。化驗室內氣體管道主要材質為BA級316L不銹鋼，管道采用焊接連接，管道與閥門采用卡套連接。根據管道的管徑情況在適當的位置設置管卡支撐，防止管道位移。

2.5采暖通風及空調設計

2.5.1采暖。分析化驗室采暖系統的熱媒宜采用熱水。儀器設備的擺放不要遮擋暖氣熱源。2.5.2通風。一般化學實驗室的通風有局部通風和全室通風兩種方式，局部通風是石油化工分析化驗室最常用的方式。局部通風采用通風柜、原子吸收罩、萬向抽氣罩等形式。通風柜通風效果好，是大部分實驗室的通用配置；萬向抽氣罩安裝簡單、定位靈活，通風性能良好，一般用于氣相色譜室；原子吸收罩主要適用于各類大型精密儀器，如原子吸收分光光度計、ICP等。原子吸收罩要求設定通風性能參數定位安裝。大型的中心化驗室需要安裝大量的通風柜和萬向抽氣罩，變風量通風系統成為首選。采用變風量系統的優勢主要是節能，并且安全性和穩定性也很好［3］。化驗室環境通風能夠采用自然通風的盡量自然通風，當自然通風不能滿足要求時，可采用機械通風或集中設置新風系統。2.5.3空調。石化企業的中心化驗室設置中央空調主要是滿足化驗室溫濕度要求，小型化驗室則安裝獨立空調滿足化驗室的要求。2.6通信及信息管理系統設置石油化工企業工業管理離不開綜合布線、安防、網絡通訊等技術。現代實驗儀器的自動化和智能化水平的發展對數據傳輸的要求也越來越高。分析化驗室內需設置電信接口以方便數據傳輸，中心化驗室還要設置LIMS系統以方便分析化驗數據的實時傳輸和整理共享。每間化驗室應設置行政電話，保證不同化驗室之間及全廠管理部門之間聯系通暢。

3結束語

分析化驗室的設計涉及分析化驗、建筑、結構、電氣、電信、給排水、暖通、安全、儀表等多個專業。設計要整體規劃、把握細節、各專業配合協作，確保工作流程順暢、工作環境安全。同時，在保證安全、環保和化驗室功能性的前提下，考慮建筑外形和室內布局的美觀，使分析化驗室達到功能完善、美觀、安全和現代化的完美統一。

參考文獻：

[1]黃家聲.實驗室設計與建設指南[M].中國水利水電出版社,2011.

[2]丹尼爾?D?沃奇.研究實驗室建筑[M].中國建筑工業出版社,2004.

[3]劉浩宇.石油化工中心化驗室變風量送排風系統設計[J].石油化工設計,2012,29(4):1-3.

作者:趙洪濤 郭天祥 單位:北京石油化工工程有限公司