煤炭检测实验室的规划设计

煤炭检测实验室的规划设计袁晓鹰;张永春;李兴业;林令海;肖忠玉;李健【摘要】根据各煤炭检测实验室规划建设的总目标及总任务，对实验室总体设计、实验室平面设计及工程设计进行系列的规划，并从结构设计、实验室家具与设施、仪器设备、供电系统、空气调节系统、通风系统、给排水系统、供气系统、环境保护系统等方面重点剖析实验室工程设计，指出煤炭检测实验室的系统建设需综合考虑实验室的总体规划、平面设计及供电、供水、供气、通风、空气调节、安全措施、环境保护等基础设施和条件.【期刊名称】《煤质技术》【年(卷)，期】2018(000)001【总页数】4页(P31-34)【关键词】煤炭;实验室;规划设计;总体规划;平面设计;工程设计;供电系统;通风系统【作者】袁晓鹰;张永春;李兴业;林令海;肖忠玉;李健【作者单位】日照出入境检验检疫局综合技术服务中心,山东日照276826;日照出入境检验检疫局综合技术服务中心,山东日照276826;日照出入境检验检疫局综合技术服务中心,山东日照276826;日照出入境检验检疫局综合技术服务中心,山东日照276826;日照出入境检验检疫局综合技术服务中心,山东日照276826;日照出入境检验检疫局综合技术服务中心,山东日照276826【正文语种】中文【中图分类】C931.20前言煤炭实验室的建设需从规划设计开始，科学制定煤炭检测实验室规划设计是实验室建设工作的重要环节。对于不同要求的煤炭检测实验室，其规划的目标和任务有所不同，故煤炭检测实验室规划即为根据各单位实验室建设的总目标、总任务而对实验室的总体、平面、工程等因素进行一系列的规划和设计。1实验室总体设计煤炭检测实验室总体布置需根据近、远期建设规划进行设计，按照规划统筹考虑、集中布置、节约用地、预留发展空间，满足可持续发展的要求，并确保总体布局合理、功能分区明确、交通组织顺畅。总体设计应符合煤炭实验室的工作要求并充分考虑设备设施的使用批次，避免建筑面积和空间的浪费，降低防护费用；并为未来的发展进行预先计划，留有可扩展的空间，能够在各区域功能基础上实现实验室功能上的收缩或扩张［1，2］。实验办公区、生产检测区、居住区、配套服务区、对外接待区等区域宜分开设置，并确保联系方便、互不干扰。当上述需建立在同一区域内时，应相互分隔。根据检验项目的不同，对检验设备进行分类，形成可以同时开展不同检验项目的区域，赋予每个区域一定的功能，最大限度地使每个区域可独立完成其具有的特定功能［1，2］。总体设计应符合有关防火疏散、安全防护、环境保护等规定。使用有放射性、爆炸性、毒害性和污染性物质的空间宜与主体建筑分开设置，划分各区域的危险程度并按由低到高顺序进行排列。对强酸、强碱、有毒、易燃物质及高压装置的存储区域应将其设置在高危险带并远离办公区，对其他危险物质及设备应设置在中危险带，而危险程度低的区域即为离办公区域近的安全地带［1，2］。有污染物排放的科研建筑及建筑物宜远离宿舍、公寓、住宅等居住建筑布局，且布置在当地主导风向的下方，同时应满足环境影响评估报告的要求。2实验室平面设计2.1房间设置煤炭实验室的平面布置应根据化验项目和实验室规划及现场情况而确定。煤炭实验室的类型或规模有多种形式，其类型一般包括企业中心实验室、煤厂实验室、第三方实验室、政府监督实验室、科研院所实验室等。根据煤炭的类别和用途又可将其分为炼焦煤化验室或气化、动力煤用化验室。煤炭实验室的平面布置可根据化验项目的特点和要求以及实验室的规划进行合理布局。通常实验室分为办公区域、辅助区域、检测区域3个区域，其中办公区域包括办公室、更衣室、值班室、报检室、接待室、档案室、会议室、库房、卫生间等，化验辅助区域包括样品室、气瓶室、药品室、配电室、纯水制备室等，检测区域包括制样间、热量室、天平室、结焦性测定室、元素分析室、碳氢氮测定室、全硫室、化学分析室、仪器室（分光光度计、pH计等）、前处理室、大型精密仪器室（原子吸收、X荧光光谱仪、ICP、ICP-MS、气相色谱、液相质谱仪等）、灰熔融温度测定室、自膨测定室、胶质层检测室、可磨性室、气化特性指标室、低温干馏室、二氧化碳反应性室、煤岩检测室等。实验室平面布局应按照实验室建筑设计规范及建筑设计防火规范要求，将办公区域和实验室区域分开，两者之间设置门禁系统。各区域之间相互协调，按照实验室功能流程合理分布。设计时需考虑将人流、物流、污物流分开，防止样品交叉污染，保证实验室数据的正确性。2.2实验室工艺需求煤炭实验室的平面布局需充分考虑其工艺要求，根据工艺特点进行设计时需考虑以下几个方面[3]:（1）可产生噪声、振动的设备宜安排在一层或平房内，例如煤炭的可磨指数、煤的磨损指数测定项目需用振筛机，应将其安排在一层或平房内。对环境有特殊要求的仪器需安排在单独的房间，例如发热量测定项目，量热仪要求室温需稳定在一定范围内，房间内有供氧气气路且有上下水。大型精密仪器所置放的房间对于接地、室内温度、排风、空气调节、配电等均有各自的要求。具有样品的破碎、缩分、粒度和全水分测定、样品包装、样品贮存等功能的制样间，宜单独划出一个区域，因制样间的仪器设备有较大的振动和噪音。⑷进行工业分析所用的高温室需配备的高温炉、烘箱较多，试样燃烧后还产生大量的烟尘，因此需要配备相应的排风设备，并根据设备的配置情况需留出适当的供电富余容量。(5)坩埚膨胀序数、胶质层指数等产生烟尘较大的测试项目，应放置在通风柜中进行因此，需在相应的房间内设置通风柜等排风设备。3实验室工程设计3.1结构设计实验室的结构设计包括实验室的建筑结构、楼面的荷载、实验室的门及窗、实验室的墙面和地面及走廊、实验室内装饰等方面［4］。上述内容的设计均应根据相关的规范及标准的要求，结合检测任务及设备布置的特点进行设计。3.2实验室家具与设施实验室家具与设施是为了适应不同实验内容的实验室需求而服务，在追求实验室环境舒适、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。实验室家具与设施不同于一般家具与设施，其使用常与水、电、气、化学物质以及仪器相接触，因此对家具与设施的构造和材质提出了更高的要求［5］，在实验室建设时必须重视实验室家具及设施的设计和选型。3.3仪器设备煤炭实验室仪器设备的配置应满足实验室检测需要的设置，并充分考虑专业领域、检测项目和数量的要求。实验室的仪器设备布局应符合实验室建设和仪器设备运行要求。例如，一般煤质分析试验仪器的功率较大，因此应在充分考虑仪器设备用电安全的条件下，兼顾分析试验项目的兼容性、环境条件的相似性、分析试验流程的合理性，以综合考虑每个分析仪器设备的搭配、电线路布置。实验室应遵守相关专业或产品检测工作的特殊环境与设施要求。每个项目均应根据实验室的实际需求进行设计。3.4供电系统实验室供电设计应满足JGJ91-1993的相关规定，其中实验室家具配电设计应满足GB16895.29—2008的相关规定，实验室布线应符合GB16895.6—2014的相关规定。电源采用三相五线制220V/380V，空气调节、通风等系统采用集中配电，设置专门的配电间。大型精密仪器设备应考虑防静电、抗干扰、独立接地和UPS电源等。电控柜应设置总电源控制开关，能够切断房间内的电源，同时还应设置多个空气开关，保证使用过程中如有漏电现象则立刻自动切断电源［6］。3.5空气调节系统实验室建筑有别于普通建筑，不同的实验室对温度、湿度、压强、洁净度等参数有不同的要求，且不同的实验室的气流不能交叉污染，实验区的气流不能流向非实验区［7,8］。因此，实验室空调系统的要求比对普通建筑的空调系统要求复杂许多，普通实验室的空调系统是指对洁净度没有特殊要求的实验室空调系统，一般按舒适性空调设计即可，夏季温度18°C~28°C,冬季温度16°C~20°C,湿度最好在49%（冬季）~70%（夏季）之间；为了保证实验室的气流不对周围的公共区产生污染，—般相对公共区保持微负压［9］。3.6通风系统实验室通风与舒适性空调系统的通风设计要求不同，即前者主要解决工作环境对实验室人员身体健康和劳动保护问题［7,8］，因而实验室通风应符合GB50019及国家其他相关规定。在建筑平面合理布局的前提下，应充分考虑送风口、回风口以及排风口的位置，要考虑到人流、物流的路线，最大限度地减少室内的回流和涡流，避免污染扩散到室内［10］。通风柜的排风系统不得借用消防风道，有机蒸发和无机消化的排风设施要分开，避免在排风过程中易燃、易爆的有机试剂与强氧化性的无机试剂混合发生爆炸［11］。实验室要有一定的换气次数，以保证室内挥发性的有害物质及时排出室外；通常实验室换气次数为6次/仆8次/h，无人时可减少至3次/h［8］o3.7给排水系统实验室给排水系统是在建筑给排水的基础上特殊设计的给排水系统，具有非标准的给排水设计及多种变化布局。给排水系统的设置要求充分考虑实验室的实际情况，实验室供水排水管道的安装走向应尽量避免管道从不需要供排水的房间穿墙而过。实验室应根据各区域功能确定取水口位置，生活用水与检验用水的取水口须分开，保证各用水管道相对独立，尤其保证生活用水不被化学试剂或其他实验室有害物质污染。实验室对消防、喷淋有特殊要求，消防除了满足普通建筑的消防要求之外，如大型贵重的仪器室等房间可采取阻燃材料、固体灭火器等其他消防手段。凡进行强酸、强碱、剧毒液体的实验室并有飞溅爆炸可能的实验室，应就近设置应急喷淋设施。要避免检测用水直接排放，对含有有毒、强酸、强碱、易燃、易爆物质的废水要采用无害化处理的措施或装置，以确保废水达标排放及符合环保要求。3.8供气系统实验室供气分为管网和钢瓶供气。供气管道应统筹规划、集中布置，以便安装、操作和检修。供气系统的各类高压气瓶应分类保管、立直固定，放置在干燥、通风良好、凉爽的地方，并远离腐蚀性物质、避免明火及其它热源。气瓶室的温度不宜超过30°C,不能将高压气瓶存放在地下室或半地下室内，以防气瓶潮湿生锈。气瓶室内采用实体墙、防爆门、泄爆窗、气体泄漏感应报警装置、防爆型的电器电路，还应考虑防雷、防静电及空调设备。供气系统的管路和部件不能对气体产生二次污染，瓶阀、接管螺丝和减压阀等附件完好齐全，无漏气、滑丝、表针松动等危险情况［11-13］。3.9智能化实验室智能化包括以下几个方面：实验室信息管理、楼宇自控、安全防护等系统。实验室环境参数的实时监管和控制系统。实验室运行过程的自组织、自安排、自优化、自匹配系统等。设计要能实现对各智能化子系统的协同控制和对设施资源的综合管理，根据建筑物的规模和功能需求等实际情况选择配置相关的系统，同时还应配备远程通讯设施或预留接口［14］。3.10环境保护系统环境保护系统主要涵括检测废水与废气、固体废弃物及噪音的处理和药品试剂存放中的危害性监控，保证三废处理达标排放，严禁将废气、废液、及废气的化学品等污染物直接向外界排放。实验室应设置相适应的设施，降低实验室对环境的污染，将实验室环境保护纳入实验室的设计与建设中，使之成为实验室必不可少的一部分，从而有利于贯彻落实各项实验室环境污染的防治措施［15-18］。4结语煤炭实验室的建设，无论是新建、扩建或改建项目，均为一项复杂的系统工程，需综合考虑实验室的总体规划、平面设计以及供电、供水、供气、通风、空气调节、安全措施、环境保护等基础设施和条件。建设一个现代化的煤炭实验室，须本着科学、安全、健康、节能、环保、人性化、智能化、灵活可变的原则进行实验室的规划设计，从而保证建设后的煤炭检测实验室安全、有效地长期运行。参考文献：［1］ 钱国平.浅谈粮油实验室的管理［J］.农业机械,2012(36):9-11.［2］ 倪春红.谈质量体系管理在食品检验实验室中的重要性［C］.北京：〃决策论坛——管理科学与工程研究学术研讨会”论文集(下),2016:208.杨金和，陈文敏，段云龙.煤炭化验手册[M].北京:煤炭工业出版社,1998:12-16.张桂玲.现代检测实验室设计指南[M].北京:中国标准出版社,2015:42-44.马俊杰.化工厂实验室设计[J].化工设计.2010，20(2):29-32.王辉，李秀杰，董晶.理化实验室的设计与建设[J].化学分析计量.2012，21(4):90-93.陈华东，魏三强.新校区实验室建设规范设计的探索与实践[J].实验室研究与探索,2016(6):262-265.赖文彬.理化实验室的通风空调设计[J].制冷，2007，26(2):73-76.黄家声.实验室设计与建设指南[M].广州:中国水利水电出版社，2011:97-102.张悦，徐文华，吕天宇.实验室和变风量排风柜的安全控制[J].暖通空调，2007(1):116-119.赵光华，胡京枝，董小海.浅谈农产品检测实验室建设中应注意的问题[J].农产品质量与安全,2010(3):42-43.高月明，黄丽，陈劲星.县级农产品质检站