水产学院国家级实验教学示范中心化学试剂库改造

2020-09-29李俊辉庞欢瑛

实验技术与管理 2020年2期

谢妙，李俊辉，庞欢瑛

（广东海洋大学水产学院实验教学中心，广东湛江 524088）

高校老旧试剂库安全隐患较多，近年来发生数起化学试剂库爆炸的案例，造成财产和生命损失。根据《危险化学品安全管理条例》中对危险化学品管理的规定以及广东省教育厅《广东省教育厅关于高等学校实验室安全建设与管理规定（修订）》中对实验室安全建设管理的相关规定等文件的要求，我校水产学院实验教学中心（以下简称“中心”）结合中心试剂库的实际情况对试剂库的建筑结构、电气安全、消防安全进行改造，使实验教学中心对化学试剂库的管理符合相关法律法规和国家标准的要求，做到危化品安全、科学、规范管理。

1 中心化学试剂库

中心化学试剂库建造于20 世纪90 年代，坐西朝东，由2 间库房组成，占地面积约41 m2，属于小型化学试剂库中转站。试剂库中存放大量试剂、种类繁多，还存有不少危险化学品，其中有冰醋酸、甲醛等一类挥发性、刺激性试剂和乙醇、甲醇等易燃试剂，并以甲醛、乙醇两种试剂存量最大。此外，试剂库年久失修，由于建筑结构不合理、电气设计不完善，以及排气防晒、防潮防静电、监测报警系统等的缺失而存在安全隐患。

1.1 建筑结构不合理

化学试剂库位于水产学院实验教学楼的3 楼中心位置，与其他实验室分隔开来，属于普通的实验室改造为小型的化学试剂库中转站。由于试剂库属于普通实验室改造而成，墙体和窗户没有做防爆防潮处理，地面没有进行防腐处理，试剂库库门也为普通的库门，西面窗户受夕照影响很大，不符合化学试剂存储环境的规范要求。

1.2 化学试剂分类存储不规范

化学试剂库中化学试剂种类繁多，其中不乏易燃、有毒、腐蚀性的危化品。由于长期以来缺乏存放危化品的专业设备，除了易燃品配有专用化学试剂防爆柜外，许多化学药品仍旧存放在简易的铁架台上或者搁置在地面上，且分类不是很明确，不符合化学试剂存储安全管理的标准。

1.3 电气安全设备配置不完善

高校化学试剂库对电气安全要求很高，尤其是在电气设备的防爆、防静电、防腐、安全技术防范上有着专业的要求。中心化学试剂库在电气安全上仅使用了防爆灯这类防爆照明器材和普通的监控摄像头，但在防静电、线缆防腐，温湿度、VOC 和火灾监控报警系统配置上还存在不足，需要进一步加强改造。

1.4 消防安全设备不全

中心试剂库在消防安全设备上也存在不足，目前仅配备了普通的干粉灭火器，缺乏火灾报警装置和自动灭火装置以及其他的专业消防器材，个人防护设备种类也不够全，不符合高校试剂库对消防安全的规定要求。因此实验教学中心对化学试剂库的建筑结构、电气安全、消防安全三方面进行改造，以期符合相关法律、法规和国家标准的要求。

1.5 气候影响较大

中心试剂库地处亚热带地区，全年酷暑无冬，雷雨台风天气较多。受气候影响，试剂库内常年气温较高，湿度大，墙壁和窗台发霉严重。雷雨台风天气来临时，雨水可能经室内的排水管道倒灌和窗台缝隙漏水进入室内，不利于化学试剂的存储。

2 建筑结构的改造

高校试剂库建筑和结构的设计应针对危化品的特点和科研教学的特殊性进行设计[1]，具备功能全面、安全可靠、经济环保等优点。老旧试剂库的建筑结构改造应从以下几方面入手：

（1）区域划分。将试剂库按照功能区域进行重新划分，根据试剂的性质、消防安全性合理分区存放，科学、合理、规范地管理贮存各种试剂。

（2）防火防爆改造。很多化学品属于易燃易爆品，老旧试剂库除了配备大量消防器材外，还应对门、窗、墙体进行防火防爆防水改造。

（3）地面防腐蚀改造。试剂库中很多试剂如乙酸、甲酸属于腐蚀性药品，应对地面进行防腐处理。试剂库建筑结构的改造参考的标准和规范有《建筑设计防火规范》[2]、《易燃易爆性商品储藏养护技术条件》[3]。

图1 试剂库功能区域平面图（单位：mm）

2.1 功能区域的重新规划

中心试剂库原有316 和317 两间库房，占地面积分别为17.9 m2和23 m2，主要用作普通实验器材收发室和小型化学试剂中转室。现将316 库房改为试剂中转室，并将内部划分为公共辅助区和试剂收领区，317库房改为化学试剂中转存储室。由于317 库房北墙处设有排水排污管道且无法移除，因此改造中将317 库门封闭且在离北墙1 m 处重新封墙，消除排水排污系统带来的漏水隐患，杜绝因漏水而引发的潮湿。316和317 库房之间的墙体打通并在墙体中间安装防盗防爆库门，改造的试剂库功能区域如图1 所示。

2.1.1 试剂中转室

库房316 室改造为试剂中转室，分为试剂收领区和公共辅助区。试剂收领区配置了PP（聚丙烯）工作台、净气型称量柜和器皿柜。PP 工作台材质为耐腐蚀性强的聚丙烯材料，耐腐蚀性强，且具备漏液收集功能。PP 工作台还配置了台式单口洗眼器。通常来说，腐蚀性液体相对有毒粉尘、气体对人体的危害程度更大，而洗眼器是有害液体溅到人眼后最快速、最有效的急救装置[4-5]。净气型称量柜配备了防爆VOC、温湿度监测系统、换气过滤系统，可避免操作者在实验中吸入一些有毒有害的、可致病或毒性不明的化学物质，高效净化通风柜及实验室内的空气，为实验室人员提供安全防护。

在公共辅助区配置了PP 推车、应急器材柜、灭火器和沙桶。PP 推车也使用了耐腐蚀性强的聚丙烯材质，可高效、安全地将试剂转运。应急器材柜可用于存放呼吸器、小体积PP 等应急器材。灭火器和沙桶可用于扑灭不同类型的火。

2.1.2 化学试剂存储室

严格来说，所有的化学试剂都具有一定的危险性。根据各种危险化学试剂的性质可以分为5 类，即易燃易爆品、有毒有害品、强腐蚀品、强氧化剂和其他试剂[6]。对易发生接触反应的试剂，如强酸类和强碱类、强氧化剂和还原剂、有机试剂和无机试剂，应采取物理空间隔离。中心试剂库的化学试剂主要分为4 类：乙醇和甲醇类的易燃品、甲醛类的有毒有害品，乙酸和甲酸类的腐蚀品、氯化钠和硫酸镁等其他类无机试剂。因此在改造317 库房时，将试剂存储室分为4 个区域，配置了有易燃品存放柜的易燃品存储区、有智能净气型易燃品毒害品存放柜的有毒有害品存储区以及有PP 四开门药品柜和其他无机试剂存储区。PP 四开门药品柜主体材料为耐腐蚀的聚丙烯，适用于普通腐蚀品以及其他无机试剂的存储。易燃品存放柜和智能净气型易燃品毒害品存放柜的柜体均通过15 min耐火燃烧测试，后者还配备了通风过滤系统和电子锁机械锁双锁系统，适用于有毒有害品以及挥发性易燃品的存储。

2.2 防火防爆的改造

此前中心试剂库的门、窗均按照普通实验室的要求设计，不符合试剂库的安全要求。此外，中心试剂库坐西朝东，西面窗户易受夕照的影响，导致室内气温升高，不利于易燃品的存储。因此对中心试剂库的门、窗、墙体进行改造，使之符合安全要求。

2.2.1 防爆门的改造

根据《危险化学品仓库建设及存储安全规范》的规定[7]，甲、乙、丙类库区的库门应具有防火、防雷、防静电、防腐、防盗等功能，由单一或复合材料制成[8]。中心试剂库在库门改造中使用了防火防盗门，该防火防盗门具有以下特点：属于甲级防火门，具有一定耐火性和阻止火势蔓延和烟气扩散的作用，可在一定时间内阻止火势的蔓延，确保人员疏散；配备符合GA/T73标准的B 级机械防盗锁，且防破坏时间超过30 min。

2.2.2 窗户防爆遮阳改造

中心试剂库泄爆方式采用了侧向泄爆，以侧窗作为泄爆口，门不宜作为泄爆口。侧窗应采用钢化玻璃一类的安全玻璃，以防在爆炸时产生尖锐碎片伤人，普通玻璃不宜作为泄爆窗玻璃的材料[9]。此外为了消除夕照的影响，还应进行遮阳改造。在中心试剂库改造中使用了铝合金材质的遮阳材料，并在原来的玻璃上贴上防爆玻璃膜以达到遮阳防爆改造的要求。

2.2.3 墙体防爆防水改造

中心试剂库墙体防爆改造使用了墙体防爆排气扇，并铲除发霉的墙面，涂上防水涂层做防水处理。防爆排气扇使用304 不锈钢材质，内设防火止回阀，当环境温度超过70 ℃熔断丝断裂，补风口自动关闭切断气流，防止火灾蔓延。排气扇的过滤材料也采用了耐热阻燃的特殊塑料材料。

2.3 地面防腐蚀改造

化学试剂库地面面层应平整、耐磨、防潮、坚实、易于清扫，不产生火花。存储具有腐蚀性的一类危险化学品的试剂库的地面和踢脚应做防腐处理[9]。中心试剂库地面改造使用了环氧树脂地胶材料，该材料具有良好的防腐蚀性能。为了避免试剂库中可能产生的空气比重大的可燃性气体接触地面，试剂库地面还做了不发光的处理。

3 电气安全改造

化学试剂库电气设备与系统应具备供电、报警、探测、控制等功能[10]。中心化学试剂库存有腐蚀品、易燃品，这要求试剂库电气设备应具备防爆、防雷、防火、防腐蚀的特点。由于中心试剂库是非独立试剂库，避雷方案为所在建筑原有的避雷方案，因此不再赘述。中心试剂库在改造中重点对防爆照明、防爆电器、防静电、智能监控系统进行改造，以符合试剂库对电气安全的要求。中心化学试剂库电气安全改造的设计主要参考国家和行业标准，如《爆炸性气体环境用电气设备通用要求》[11]、《爆炸性气体环境用电气设备第2 部分：隔爆型“d”保护的设备》[12]、《爆炸性气体环境用电气设备第3 部分：增安型“e”》[13]、《可燃性粉尘环境用电气设备第1 部分：通用要求》[14]。

3.1 防爆照明的改造

普通照明灯具工作时容易产生电火花和炽热的表面，当试剂库中可燃气体达到一定浓度时有引发爆炸的危险[15]。此外，试剂库中的乙酸、甲酸也容易产生腐蚀性气体，因此试剂库的照明灯具应兼具防爆、防腐的特点，还应具备应急照明功能，灯具蓄电池的工作时间应不少于0.5 h[16]。中心试剂库防爆照明改造所用防爆灯具防护等级和防腐等级分别为IP65、WF2，应急照明时间为1.5 h。

3.2 防爆电器的改造

中心试剂库存储的化学试剂特性决定了试剂库内电气设备和配备的电路线应具备防爆的性能。防爆型电气设备应具备防爆外壳，能承受由于电火花或高温引爆内部爆炸性混合气体而形成的爆炸压力而不破损，根据结构特点又分为隔爆型、增安型、充油型等防爆电器设备[16]。防爆型电气设备的安装及施工标准有：《爆炸性气体环境用电气设备第15 部分：危险场所电气安装》[15]和《单元式空气调节机》[18]。中心试剂库在改造中使用了隔爆型的防爆空调、铝合金高压铸造成型的防爆开关与防爆插座，并使用镀锌焊接钢管布线。

3.3 防静电的改造

静电电压较高，容易产生电火花引爆爆炸性混合气体或引燃其他易燃性物品从而形成安全隐患，因此试剂库需要做好防静电措施。常用的消除静电的措施是将容易产生静电的设备通过接地引线与地下接地网连接，将产生的静电导入大地。中心试剂库采用了纯铜静电消除带方法消除静电，静电消除带沿内墙下沿以及试剂中转库地面中线布线，供仪器设备接入。

3.4 智能监控系统的改造

随着科学技术的发展，许多配备先进的传感器的智能监控设备也被用于安全技术防范系统的改造，以便能够尽早发现化学试剂中的安全隐患，并可以通过远程控制将风险降到最低。

中心试剂库的智能监控系统的改造主要包括了温湿度和VOC 监测系统、气体探测报警系统、视频安防监控系统的改造。

3.4.1 温湿度和VOC 监测系统

化学试剂库中药品众多，而多数试剂对存储温度、湿度有严格的要求。易挥发的有机化学试剂容易造成试剂库空气污染，危害工作人员的身体健康。因此对试剂库内环境的温湿度以及VOC（挥发性有机物）进行监测并与通风设备关联，保证试剂库存储环境稳定。中心试剂库改造使用了温湿度、VOC 监测一体设备，对存储环境温湿度以及VOC 浓度及污染级别进行全方位的实时监测。当室内空气污染超出限定范围时可自动启动排风系统，同时具备时间控制功能，可按时段自动启动排风系统并具有远程监控端口，可使用笔记本或手机客户端随时监控。此外，该系统还与七氟丙烷自动灭火装置相关联，当内部环境温度升到68 ℃时将自动开启灭火装置。

3.4.2 气体探测报警系统

化学试剂库中不乏挥发性易燃易爆的试剂，当空气中易燃易爆气体达到一定浓度时容易发生危险，因此需要在试剂库中安装气体探测报警装置。在中心试剂库改造中使用了气体探测报警装置，并根据试剂存储的实际情况使用了乙醇气体探头。该系统含有多个探测点，只要有一个点监测到气体泄漏，风扇会自动启动排风，同时联动室内、室外的防爆声光报警器。

3.4.3 视频安防监控系统

化学试剂库应配备视频监控系统，以便随时查看试剂库异常情况。中心试剂库改造中使用了智能视频监控系统并与学校监控中心连接，该系统配备了高清摄像头并具备夜视功能。该系统配有了大容量的硬盘，可存储一个月的监控视频，并支持与手机远程连接，随时在线回放，有效地记录了试剂库出入人员的时间、地点等相关信息。

4 消防安全的改造

化学试剂库中根据试剂种类特性、存储规模存放足够的消防器材和设备，合理安排各类消防器材的数量和位置，并定期进行巡查[17]。化学试剂库的消防设施主要包括自动灭火系统、火灾自动报警系统、消防栓系统等，还配备了灭火器、沙桶、灭火毯等消防灭火器材。

中心试剂库消防安全改造主要包括了自动灭火系统的改造、探测报警系统的改造、消防器材的改造。自动灭火装置使用了6 套七氟丙烷灭火装置，每套灭火装置由罐体、感温玻璃喷头、压力表、吊环等部件组成，覆盖总面积可达54 m2。当内部高温时将启动VOC、温湿度报警系统，温度升到68 ℃时将自动启动七氟丙烷灭火系统，且对设备电气、化学品不会产生二次危害。探测报警系统为电气安全改造中所述的温湿度、VOC 监测系统和气体探测报警系统，此处不再赘述。此外，在试剂收领间还配备了适用于多种火灾的二氧化碳灭火器、适用于于扑灭初起火或用于逃生的灭火毯、适用于扑灭油制品及易燃性化学品的沙桶等消防灭火器材，室外配备了消防栓系统。试剂库的电路布局及七氟丙烷布局如图2 所示。