煤炭檢測實驗室的規(guī)劃設計

煤炭檢測實驗室的規(guī)劃設計袁曉鷹;張永春;李興業(yè);林令海;肖忠玉;李健【摘要】根據(jù)各煤炭檢測實驗室規(guī)劃建設的總目標及總?cè)蝿?，對實驗室總體設計、實驗室平面設計及工程設計進行系列的規(guī)劃，并從結(jié)構(gòu)設計、實驗室家具與設施、儀器設備、供電系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、環(huán)境保護系統(tǒng)等方面重點剖析實驗室工程設計，指出煤炭檢測實驗室的系統(tǒng)建設需綜合考慮實驗室的總體規(guī)劃、平面設計及供電、供水、供氣、通風、空氣調(diào)節(jié)、安全措施、環(huán)境保護等基礎(chǔ)設施和條件.【期刊名稱】《煤質(zhì)技術(shù)》【年(卷)，期】2018(000)001【總頁數(shù)】4頁(P31-34)【關(guān)鍵詞】煤炭;實驗室;規(guī)劃設計;總體規(guī)劃;平面設計;工程設計;供電系統(tǒng);通風系統(tǒng)【作者】袁曉鷹;張永春;李興業(yè);林令海;肖忠玉;李健【作者單位】日照出入境檢驗檢疫局綜合技術(shù)服務中心,山東日照276826;日照出入境檢驗檢疫局綜合技術(shù)服務中心,山東日照276826;日照出入境檢驗檢疫局綜合技術(shù)服務中心,山東日照276826;日照出入境檢驗檢疫局綜合技術(shù)服務中心,山東日照276826;日照出入境檢驗檢疫局綜合技術(shù)服務中心,山東日照276826;日照出入境檢驗檢疫局綜合技術(shù)服務中心,山東日照276826【正文語種】中文【中圖分類】C931.20前言煤炭實驗室的建設需從規(guī)劃設計開始，科學制定煤炭檢測實驗室規(guī)劃設計是實驗室建設工作的重要環(huán)節(jié)。對于不同要求的煤炭檢測實驗室，其規(guī)劃的目標和任務有所不同，故煤炭檢測實驗室規(guī)劃即為根據(jù)各單位實驗室建設的總目標、總?cè)蝿斩鴮嶒炇业目傮w、平面、工程等因素進行一系列的規(guī)劃和設計。1實驗室總體設計煤炭檢測實驗室總體布置需根據(jù)近、遠期建設規(guī)劃進行設計，按照規(guī)劃統(tǒng)籌考慮、集中布置、節(jié)約用地、預留發(fā)展空間，滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，并確?？傮w布局合理、功能分區(qū)明確、交通組織順暢?？傮w設計應符合煤炭實驗室的工作要求并充分考慮設備設施的使用批次，避免建筑面積和空間的浪費，降低防護費用；并為未來的發(fā)展進行預先計劃，留有可擴展的空間，能夠在各區(qū)域功能基礎(chǔ)上實現(xiàn)實驗室功能上的收縮或擴張［1，2］。實驗辦公區(qū)、生產(chǎn)檢測區(qū)、居住區(qū)、配套服務區(qū)、對外接待區(qū)等區(qū)域宜分開設置，并確保聯(lián)系方便、互不干擾。當上述需建立在同一區(qū)域內(nèi)時，應相互分隔。根據(jù)檢驗項目的不同，對檢驗設備進行分類，形成可以同時開展不同檢驗項目的區(qū)域，賦予每個區(qū)域一定的功能，最大限度地使每個區(qū)域可獨立完成其具有的特定功能［1，2］?？傮w設計應符合有關(guān)防火疏散、安全防護、環(huán)境保護等規(guī)定。使用有放射性、爆炸性、毒害性和污染性物質(zhì)的空間宜與主體建筑分開設置，劃分各區(qū)域的危險程度并按由低到高順序進行排列。對強酸、強堿、有毒、易燃物質(zhì)及高壓裝置的存儲區(qū)域應將其設置在高危險帶并遠離辦公區(qū)，對其他危險物質(zhì)及設備應設置在中危險帶，而危險程度低的區(qū)域即為離辦公區(qū)域近的安全地帶［1，2］。有污染物排放的科研建筑及建筑物宜遠離宿舍、公寓、住宅等居住建筑布局，且布置在當?shù)刂鲗эL向的下方，同時應滿足環(huán)境影響評估報告的要求。2實驗室平面設計2.1房間設置煤炭實驗室的平面布置應根據(jù)化驗項目和實驗室規(guī)劃及現(xiàn)場情況而確定。煤炭實驗室的類型或規(guī)模有多種形式，其類型一般包括企業(yè)中心實驗室、煤廠實驗室、第三方實驗室、政府監(jiān)督實驗室、科研院所實驗室等。根據(jù)煤炭的類別和用途又可將其分為煉焦煤化驗室或氣化、動力煤用化驗室。煤炭實驗室的平面布置可根據(jù)化驗項目的特點和要求以及實驗室的規(guī)劃進行合理布局。通常實驗室分為辦公區(qū)域、輔助區(qū)域、檢測區(qū)域3個區(qū)域，其中辦公區(qū)域包括辦公室、更衣室、值班室、報檢室、接待室、檔案室、會議室、庫房、衛(wèi)生間等，化驗輔助區(qū)域包括樣品室、氣瓶室、藥品室、配電室、純水制備室等，檢測區(qū)域包括制樣間、熱量室、天平室、結(jié)焦性測定室、元素分析室、碳氫氮測定室、全硫室、化學分析室、儀器室（分光光度計、pH計等）、前處理室、大型精密儀器室（原子吸收、X熒光光譜儀、ICP、ICP-MS、氣相色譜、液相質(zhì)譜儀等）、灰熔融溫度測定室、自膨測定室、膠質(zhì)層檢測室、可磨性室、氣化特性指標室、低溫干餾室、二氧化碳反應性室、煤巖檢測室等。實驗室平面布局應按照實驗室建筑設計規(guī)范及建筑設計防火規(guī)范要求，將辦公區(qū)域和實驗室區(qū)域分開，兩者之間設置門禁系統(tǒng)。各區(qū)域之間相互協(xié)調(diào)，按照實驗室功能流程合理分布。設計時需考慮將人流、物流、污物流分開，防止樣品交叉污染，保證實驗室數(shù)據(jù)的正確性。2.2實驗室工藝需求煤炭實驗室的平面布局需充分考慮其工藝要求，根據(jù)工藝特點進行設計時需考慮以下幾個方面[3]:（1）可產(chǎn)生噪聲、振動的設備宜安排在一層或平房內(nèi)，例如煤炭的可磨指數(shù)、煤的磨損指數(shù)測定項目需用振篩機，應將其安排在一層或平房內(nèi)。對環(huán)境有特殊要求的儀器需安排在單獨的房間，例如發(fā)熱量測定項目，量熱儀要求室溫需穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，房間內(nèi)有供氧氣氣路且有上下水。大型精密儀器所置放的房間對于接地、室內(nèi)溫度、排風、空氣調(diào)節(jié)、配電等均有各自的要求。具有樣品的破碎、縮分、粒度和全水分測定、樣品包裝、樣品貯存等功能的制樣間，宜單獨劃出一個區(qū)域，因制樣間的儀器設備有較大的振動和噪音。⑷進行工業(yè)分析所用的高溫室需配備的高溫爐、烘箱較多，試樣燃燒后還產(chǎn)生大量的煙塵，因此需要配備相應的排風設備，并根據(jù)設備的配置情況需留出適當?shù)墓╇姼挥嗳萘俊?5)坩堝膨脹序數(shù)、膠質(zhì)層指數(shù)等產(chǎn)生煙塵較大的測試項目，應放置在通風柜中進行因此，需在相應的房間內(nèi)設置通風柜等排風設備。3實驗室工程設計3.1結(jié)構(gòu)設計實驗室的結(jié)構(gòu)設計包括實驗室的建筑結(jié)構(gòu)、樓面的荷載、實驗室的門及窗、實驗室的墻面和地面及走廊、實驗室內(nèi)裝飾等方面［4］。上述內(nèi)容的設計均應根據(jù)相關(guān)的規(guī)范及標準的要求，結(jié)合檢測任務及設備布置的特點進行設計。3.2實驗室家具與設施實驗室家具與設施是為了適應不同實驗內(nèi)容的實驗室需求而服務，在追求實驗室環(huán)境舒適、安全的同時應滿足實驗室的功能性、堅固性、耐腐蝕性以及安裝布置的靈活性。實驗室家具與設施不同于一般家具與設施，其使用常與水、電、氣、化學物質(zhì)以及儀器相接觸，因此對家具與設施的構(gòu)造和材質(zhì)提出了更高的要求［5］，在實驗室建設時必須重視實驗室家具及設施的設計和選型。3.3儀器設備煤炭實驗室儀器設備的配置應滿足實驗室檢測需要的設置，并充分考慮專業(yè)領(lǐng)域、檢測項目和數(shù)量的要求。實驗室的儀器設備布局應符合實驗室建設和儀器設備運行要求。例如，一般煤質(zhì)分析試驗儀器的功率較大，因此應在充分考慮儀器設備用電安全的條件下，兼顧分析試驗項目的兼容性、環(huán)境條件的相似性、分析試驗流程的合理性，以綜合考慮每個分析儀器設備的搭配、電線路布置。實驗室應遵守相關(guān)專業(yè)或產(chǎn)品檢測工作的特殊環(huán)境與設施要求。每個項目均應根據(jù)實驗室的實際需求進行設計。3.4供電系統(tǒng)實驗室供電設計應滿足JGJ91-1993的相關(guān)規(guī)定，其中實驗室家具配電設計應滿足GB16895.29—2008的相關(guān)規(guī)定，實驗室布線應符合GB16895.6—2014的相關(guān)規(guī)定。電源采用三相五線制220V/380V，空氣調(diào)節(jié)、通風等系統(tǒng)采用集中配電，設置專門的配電間。大型精密儀器設備應考慮防靜電、抗干擾、獨立接地和UPS電源等。電控柜應設置總電源控制開關(guān)，能夠切斷房間內(nèi)的電源，同時還應設置多個空氣開關(guān)，保證使用過程中如有漏電現(xiàn)象則立刻自動切斷電源［6］。3.5空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)實驗室建筑有別于普通建筑，不同的實驗室對溫度、濕度、壓強、潔凈度等參數(shù)有不同的要求，且不同的實驗室的氣流不能交叉污染，實驗區(qū)的氣流不能流向非實驗區(qū)［7,8］。因此，實驗室空調(diào)系統(tǒng)的要求比對普通建筑的空調(diào)系統(tǒng)要求復雜許多，普通實驗室的空調(diào)系統(tǒng)是指對潔凈度沒有特殊要求的實驗室空調(diào)系統(tǒng)，一般按舒適性空調(diào)設計即可，夏季溫度18°C~28°C,冬季溫度16°C~20°C,濕度最好在49%（冬季）~70%（夏季）之間；為了保證實驗室的氣流不對周圍的公共區(qū)產(chǎn)生污染，—般相對公共區(qū)保持微負壓［9］。3.6通風系統(tǒng)實驗室通風與舒適性空調(diào)系統(tǒng)的通風設計要求不同，即前者主要解決工作環(huán)境對實驗室人員身體健康和勞動保護問題［7,8］，因而實驗室通風應符合GB50019及國家其他相關(guān)規(guī)定。在建筑平面合理布局的前提下，應充分考慮送風口、回風口以及排風口的位置，要考慮到人流、物流的路線，最大限度地減少室內(nèi)的回流和渦流，避免污染擴散到室內(nèi)［10］。通風柜的排風系統(tǒng)不得借用消防風道，有機蒸發(fā)和無機消化的排風設施要分開，避免在排風過程中易燃、易爆的有機試劑與強氧化性的無機試劑混合發(fā)生爆炸［11］。實驗室要有一定的換氣次數(shù)，以保證室內(nèi)揮發(fā)性的有害物質(zhì)及時排出室外；通常實驗室換氣次數(shù)為6次/仆8次/h，無人時可減少至3次/h［8］o3.7給排水系統(tǒng)實驗室給排水系統(tǒng)是在建筑給排水的基礎(chǔ)上特殊設計的給排水系統(tǒng)，具有非標準的給排水設計及多種變化布局。給排水系統(tǒng)的設置要求充分考慮實驗室的實際情況，實驗室供水排水管道的安裝走向應盡量避免管道從不需要供排水的房間穿墻而過。實驗室應根據(jù)各區(qū)域功能確定取水口位置，生活用水與檢驗用水的取水口須分開，保證各用水管道相對獨立，尤其保證生活用水不被化學試劑或其他實驗室有害物質(zhì)污染。實驗室對消防、噴淋有特殊要求，消防除了滿足普通建筑的消防要求之外，如大型貴重的儀器室等房間可采取阻燃材料、固體滅火器等其他消防手段。凡進行強酸、強堿、劇毒液體的實驗室并有飛濺爆炸可能的實驗室，應就近設置應急噴淋設施。要避免檢測用水直接排放，對含有有毒、強酸、強堿、易燃、易爆物質(zhì)的廢水要采用無害化處理的措施或裝置，以確保廢水達標排放及符合環(huán)保要求。3.8供氣系統(tǒng)實驗室供氣分為管網(wǎng)和鋼瓶供氣。供氣管道應統(tǒng)籌規(guī)劃、集中布置，以便安裝、操作和檢修。供氣系統(tǒng)的各類高壓氣瓶應分類保管、立直固定，放置在干燥、通風良好、涼爽的地方，并遠離腐蝕性物質(zhì)、避免明火及其它熱源。氣瓶室的溫度不宜超過30°C,不能將高壓氣瓶存放在地下室或半地下室內(nèi)，以防氣瓶潮濕生銹。氣瓶室內(nèi)采用實體墻、防爆門、泄爆窗、氣體泄漏感應報警裝置、防爆型的電器電路，還應考慮防雷、防靜電及空調(diào)設備。供氣系統(tǒng)的管路和部件不能對氣體產(chǎn)生二次污染，瓶閥、接管螺絲和減壓閥等附件完好齊全，無漏氣、滑絲、表針松動等危險情況［11-13］。3.9智能化實驗室智能化包括以下幾個方面：實驗室信息管理、樓宇自控、安全防護等系統(tǒng)。實驗室環(huán)境參數(shù)的實時監(jiān)管和控制系統(tǒng)。實驗室運行過程的自組織、自安排、自優(yōu)化、自匹配系統(tǒng)等。設計要能實現(xiàn)對各智能化子系統(tǒng)的協(xié)同控制和對設施資源的綜合管理，根據(jù)建筑物的規(guī)模和功能需求等實際情況選擇配置相關(guān)的系統(tǒng)，同時還應配備遠程通訊設施或預留接口［14］。3.10環(huán)境保護系統(tǒng)環(huán)境保護系統(tǒng)主要涵括檢測廢水與廢氣、固體廢棄物及噪音的處理和藥品試劑存放中的危害性監(jiān)控，保證三廢處理達標排放，嚴禁將廢氣、廢液、及廢氣的化學品等污染物直接向外界排放。實驗室應設置相適應的設施，降低實驗室對環(huán)境的污染，將實驗室環(huán)境保護納入實驗室的設計與建設中，使之成為實驗室必不可少的一部分，從而有利于貫徹落實各項實驗室環(huán)境污染的防治措施［15-18］。4結(jié)語煤炭實驗室的建設，無論是新建、擴建或改建項目，均為一項復雜的系統(tǒng)工程，需綜合考慮實驗室的總體規(guī)劃、平面設計以及供電、供水、供氣、通風、空氣調(diào)節(jié)、安全措施、環(huán)境保護等基礎(chǔ)設施和條件。建設一個現(xiàn)代化的煤炭實驗室，須本著科學、安全、健康、節(jié)能、環(huán)保、人性化、智能化、靈活可變的原則進行實驗室的規(guī)劃設計，從而保證建設后的煤炭檢測實驗室安全、有效地長期運行。參考文獻：［1］ 錢國平.淺談糧油實驗室的管理［J］.農(nóng)業(yè)機械,2012(36):9-11.［2］ 倪春紅.談質(zhì)量體系管理在食品檢驗實驗室中的重要性［C］.北京：〃決策論壇——管理科學與工程研究學術(shù)研討會”論文集(下),2016:208.楊金和，陳文敏，段云龍.煤炭化驗手冊[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1998:12-16.張桂玲.現(xiàn)代檢測實驗室設計指南[M].北京:中國標準出版社,2015:42-44.馬俊杰.化工廠實驗室設計[J].化工設計.2010，20(2):29-32.王輝，李秀杰，董晶.理化實驗室的設計與建設[J].化學分析計量.2012，21(4):90-93.陳華東，魏三強.新校區(qū)實驗室建設規(guī)范設計的探索與實踐[J].實驗室研究與探索,2016(6):262-265.賴文彬.理化實驗室的通風空調(diào)設計[J].制冷，2007，26(2):73-76.黃家聲.實驗室設計與建設指南[M].廣州:中國水利水電出版社，2011:97-102.張悅，徐文華，呂天宇.實驗室和變風量排風柜的安全控制[J].暖通空調(diào)，2007(1):116-119.趙光華，胡京枝，董小海.淺談農(nóng)產(chǎn)品檢測實驗室建設中應注意的問題[J].農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全,2010(3):42-43.高月明，黃麗，陳勁星.縣級農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)檢站