高校气瓶仓库安全建设研究

2021-01-09赵雨霄金仁东

化工设计通讯 2021年7期

赵雨霄，白亮，马庆，金仁东

（北京科技大学资产管理处，北京 100083）

高校实验室是承担人才培养、科学研究、社会服务、文化传承创新职能的重要场所，实验室内使用的危险化学品种类繁多，其风险管控已成为实验室建设与运行过程中的首要控制目标。压缩气体是高校教学科研必不可少的实验材料，广泛作为实验原料、实验载气、实验保护，大量应用于实验室。压缩气体数量大、危险性高，实行集中存放的方式，将实验室储气量控制在较低水平，有助于实验室风险管控与隐患治理。因此，设置仓库集中存放气瓶具有重要意义。

设置气瓶仓库也是国家、地方法律法规标准的要求。《危险化学品安全管理条例》规定，危险化学品应当储存在专用仓库、专用场地或者专用储存室内，并由专人负责管理。北京市地标DB11 1322.2[1]要求，储存毒性气体、易燃气体总量超过36m3、非易燃无毒气体总量超过60m3的单位应设置专用仓库。但是，相应国标多为单一气体（压缩空气、氢气、氧气等）供气站设计规范[2-4]，对于气瓶仓库的建设设计要求甚少。本文结合国标与地标要求与现实需要，分析学校实验用气需求，研究高校气瓶仓库标准化建设与安全管理。

1 分析论证

1.1 仓库建设必要性

高校实验室供气模式主要为室内分散供气与室外集中供气两种。集中供气具有气流稳定、使用安全、运行成本低等优势，但对于体量较大、楼层较多的实验楼宇，集中供气的建设成本较高，换气压力较大，集中供气不具备普适性，目前实验室仍以分散供气为主[5]。在日常安全检查过程中发现，实验室用气设备众多，为保障气体供应，往往存储备用气瓶，导致实验室内气瓶堆积。

1.2 气瓶危险性

压缩气体属于危险化学品，瓶体属于特种设备，这决定着气瓶具有双重危险性。建设仓库时，需要分别分析危险性，采取相应安全措施，确保气瓶存储安全。

压缩气体的危险特性主要有燃烧性、毒害性、窒息性、腐蚀性、氧化性。气体泄漏会直接对人体与设施设备造成伤害，引起火灾甚至爆炸。气体的存储需要避免环境产生火花与静电，如有氧气还应避免接触油脂。此外，气瓶仓库不得设置于地下或半地下建筑物内，宜设置于单层建筑内，应配置气体泄漏报警系统与应急通风系统，方便人员立即采取应急处理措施与疏散。

大量气体经压缩充装入钢制无缝气瓶，使得气瓶能量巨大。以40L气瓶为例，气体充满时，钢瓶内压力可达13~15MPa，释放空间约6m3。气瓶的存储最忌受热与冲击振动：气瓶受热会导致瓶内压力剧增，直至超过气瓶材料强度极限，使气瓶爆炸；冲击振动可能造成瓶阀损坏，气体瞬间喷出，气瓶蕴藏的巨大能量，可使其轻松穿透墙壁与屋顶，造成危险。所以，仓库需具备阴凉通风的存储条件，地面平整坚实，严禁在仓库内放置热源，并配置气瓶固定设施，采取措施防止在收运过程中发生气瓶碰撞。

2 规划准备

2.1 仓库规模

气瓶仓库建设前，应明确仓库的规模与功能。北京市地标DB11 755[6]将建设单位分为生产单位（大中小型企业）与经营单位（化工商店、建材市场、气体经营单位等），规定其仓库面积与储存限量。高校不属于危险化学品生产经营单位，在确定仓库规模时应考虑自身用气需求与供应单位的供气周期，尽量控制压力气瓶的存储量，降低存储风险。仓库规模宜参照小型企业，存储限量不宜超过50瓶，总使用面积不大于300m2。根据限量要求，明确压力气瓶仓库的主要功能是为用气量大、压力气瓶更新频繁的实验室存储备用气瓶。对于用气量小、使用周期短的实验室，供应商可及时进行气瓶更新，仅用于少量气瓶周转的暂存。

2.2 仓库类别

国标GB 50016[7]中根据火灾危险性将仓库分为五类，不同类别的库房耐火等级与防火间距等参数不尽相同，故应摸清有需求实验室的用气情况，对存储的气体进行分类，结合标准要求确定仓库分类与类别。分析北京科技大学气体购买情况发现，主要使用气体分为可燃气体（氢气、甲烷）、有毒气体（一氧化碳、氨气）、助燃（氧气）与不燃气体（氮气、氩气）四类。结合上述气体种类及其危险性质与防护措施，设置可燃气体仓库、有毒气体仓库、助燃与不燃气体仓库，仓库类别为甲类、乙类、乙类。

2.3 仓库选址

压力气瓶仓库的选址应在高校规划中统筹布局，远离生活区、主要教学区与市政道路，注意环境影响、安全风险与气瓶配送三方面。环境影响方面，压力气瓶在正常存储过程中无废气、废水与固废产生，仅在装卸过程中产生少量噪声，仓库周界噪声应符合相应噪声排放标准。安全风险方面，主要考虑建筑物之间的防火间距。国标GB 50016明确规定了仓库与仓库、民用建筑以及道路之间的防火间距。由于甲类仓库没有减小防火间距的条件，选址时应优先考虑甲类仓库的设置位置，以满足防火间距要求。如存在防火间距不足的情况，乙类仓库可通过设置防火墙减小间距。气瓶配送方面，应考虑配送过程中可能发生的意外。仓库与主要用气实验室之间距离应尽量缩短，仓库周边校内道路平整，配送路线应避开人群等[8]。

3 仓库设计

3.1 平面布置

根据1.2所述，将气瓶仓库分为可燃气体气瓶仓库、有毒气体气瓶仓库、助燃与不燃气体气瓶仓库。考虑到有毒气体同样具有可燃性且无混存禁忌，为优化仓库平面布置，可将有毒气体仓库与可燃气体气体仓库合并（即形成一个甲类仓库），以防火实墙或耐火极限不低于1.5h的不燃材料楼板隔开设置。仓库与其他建筑、道路路边之间的防火间距应满足相应要求。除甲类仓库外的其他库房可设置防火墙减小防火间距，具体参照国标GB 50016。

3.2 建筑结构

仓库宜采用封闭或半封闭的储存方式，承重结构宜选用钢筋混凝土、钢框架或排架结构。墙体应采用不燃材料的实体墙，耐火等级不低于二级。仓库应设置泄压设施，考虑其平面布置，避开人群与校内道路，宜采用轻质屋面板向上泄压，同时考虑泄压面积以满足泄爆要求，此外，顶棚还应平整无死角，避免雨雪聚集，地面还应防潮、平整、坚实、易于清扫。仓库应设置门窗。其中出入口有两个：气瓶入口根据运输车辆高度设置在高约1.2m处，加装门或不锈钢护栏；气瓶出口设置在库房地面处，加装防盗门，另铺设混凝土坡道，以方便运输。门窗经过防火、防静电处理，不产生火花。门外设置遮阳板，可起到遮阳避雨功能[9]。

3.3 安全防范

仓库的安全防范主要是预防无关人员进入进行盗窃或蓄意破坏。所以，仓库重点防范部位是仓库的周界、出入口、窗口与通风口等人员可出入的部位，防范措施包括实体防范与技术防范。实体防范方面，仓库的周界应设置围墙或栅栏，离地高度应大于2m，顶部还应设有防攀爬措施，窗口、通风口宜加装防盗栅栏并牢固固定。使用栅栏还应考虑合适间距和足够强度。技术防范方面，仓库的周界、出入口、内部应设置视频监控装置，能清晰显示监控情况，宜具有夜视功能。此外，出入口应具备防盗、出入识别或入侵报警功能。

3.4 安全措施

安全措施的设置主要考虑预防危险因素产生和气体泄漏应急报警与处置。

（1）仓库的出入口应设置静电消除装置，以及消防沙桶（箱）、应急喷淋、应急物资箱、防护服、护目镜等消防与防护设备。仓库内应还应设置火灾探测器，须以感温探测器为主，且为防爆型，探测器回路还应连接到火灾报警控制器。如封闭式储存方式，门向疏散方向开启。

（2）仓库内部应设置有效的气瓶固定设施；应根据储存气体情况设置专用报警装置和氧浓度报警装置并与通风装置联锁，报警装置还具有声光报警和远程报警功能；仓库宜在地面附近设置自然通风口，当自然通风不能满足要求时应采取机械通风，在顶部设置通风装置，能定时对仓库内部进行气体循环，排气管都应伸出屋外，高出附近屋顶；排气不应造成负压，也不应堵塞。库房内部应设置温度监控装置并与空调联锁，可及时对库房温度进行调节，使室内设置温度不超过30℃。

（3）仓库应配置气瓶专用运输装置，运输装置还应经过防静电处理。

3.5 涉电安全

仓库涉电设备主要有防雷设施、照明与应急照明设施、电器开关及安全设施。仓库的爆炸危险等级为2级，在防雷设计时应划为第二类防雷建筑物，应设防直击雷的外部防雷设施，防止闪电电涌侵入。仓库内照明与应急照明设施、电气开关、安全设施及相应输配电线路应采用防爆型，防爆等级不低于EXD Ⅱ。配电箱及电气开关应设置在仓库外，可靠接地，安装过压、过载、触电、漏电保护设施。