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        高校氣瓶倉庫安全建設研究

          信息來源:   發布時間:2021-08-10  點擊數:

        高校實驗室是承擔人才培養、科學研究、社會服務、文化傳承創新職能的重要場所,實驗室內使用的危險化學品種類繁多,其風險管控已成為實驗室建設與運行過程中的首要控制目標。壓縮氣體是高校教學科研必不可少的實驗材料,廣泛作為實驗原料、實驗載氣、實驗保護,大量應用于實驗室。壓縮氣體數量大、危險性高,實行集中存放的方式,將實驗室儲氣量控制在較低水平,有助于實驗室風險管控與隱患治理。因此,設置倉庫集中存放氣瓶具有重要意義。

        設置氣瓶倉庫也是國家、地方法律法規標準的要求?!段kU化學品安全管理條例》規定,危險化學品應當儲存在專用倉庫、專用場地或者專用儲存室內,并由專人負責管理。北京市地標DB11 1322.2[1]要求,儲存毒性氣體、易燃氣體總量超過36m3、非易燃無毒氣體總量超過60m3的單位應設置專用倉庫。但是,相應國標多為單一氣體(壓縮空氣、氫氣、氧氣等)供氣站設計規范[2,3,4],對于氣瓶倉庫的建設設計要求甚少。本文結合國標與地標要求與現實需要,分析學校實驗用氣需求,研究高校氣瓶倉庫標準化建設與安全管理。

        1 分析論證

        1.1 倉庫建設必要性

        高校實驗室供氣模式主要為室內分散供氣與室外集中供氣兩種。集中供氣具有氣流穩定、使用安全、運行成本低等優勢,但對于體量較大、樓層較多的實驗樓宇,集中供氣的建設成本較高,換氣壓力較大,集中供氣不具備普適性,目前實驗室仍以分散供氣為主[5]。在日常安全檢查過程中發現,實驗室用氣設備眾多,為保障氣體供應,往往存儲備用氣瓶,導致實驗室內氣瓶堆積。

        1.2 氣瓶危險性

        壓縮氣體屬于危險化學品,瓶體屬于特種設備,這決定著氣瓶具有雙重危險性。建設倉庫時,需要分別分析危險性,采取相應安全措施,確保氣瓶存儲安全。

        壓縮氣體的危險特性主要有燃燒性、毒害性、窒息性、腐蝕性、氧化性。氣體泄漏會直接對人體與設施設備造成傷害,引起火災甚至爆炸。氣體的存儲需要避免環境產生火花與靜電,如有氧氣還應避免接觸油脂。此外,氣瓶倉庫不得設置于地下或半地下建筑物內,宜設置于單層建筑內,應配置氣體泄漏報警系統與應急通風系統,方便人員立即采取應急處理措施與疏散。

        大量氣體經壓縮充裝入鋼制無縫氣瓶,使得氣瓶能量巨大。以40L氣瓶為例,氣體充滿時,鋼瓶內壓力可達13~15MPa,釋放空間約6m3。氣瓶的存儲最忌受熱與沖擊振動:氣瓶受熱會導致瓶內壓力劇增,直至超過氣瓶材料強度極限,使氣瓶爆炸;沖擊振動可能造成瓶閥損壞,氣體瞬間噴出,氣瓶蘊藏的巨大能量,可使其輕松穿透墻壁與屋頂,造成危險。所以,倉庫需具備陰涼通風的存儲條件,地面平整堅實,嚴禁在倉庫內放置熱源,并配置氣瓶固定設施,采取措施防止在收運過程中發生氣瓶碰撞。

        2 規劃準備

        2.1 倉庫規模

        氣瓶倉庫建設前,應明確倉庫的規模與功能。北京市地標DB11 755[6]將建設單位分為生產單位(大中小型企業)與經營單位(化工商店、建材市場、氣體經營單位等),規定其倉庫面積與儲存限量。高校不屬于危險化學品生產經營單位,在確定倉庫規模時應考慮自身用氣需求與供應單位的供氣周期,盡量控制壓力氣瓶的存儲量,降低存儲風險。倉庫規模宜參照小型企業,存儲限量不宜超過50瓶,總使用面積不大于300m2。根據限量要求,明確壓力氣瓶倉庫的主要功能是為用氣量大、壓力氣瓶更新頻繁的實驗室存儲備用氣瓶。對于用氣量小、使用周期短的實驗室,供應商可及時進行氣瓶更新,僅用于少量氣瓶周轉的暫存。

        2.2 倉庫類別

        國標GB 50016[7]中根據火災危險性將倉庫分為五類,不同類別的庫房耐火等級與防火間距等參數不盡相同,故應摸清有需求實驗室的用氣情況,對存儲的氣體進行分類,結合標準要求確定倉庫分類與類別。分析北京科技大學氣體購買情況發現,主要使用氣體分為可燃氣體(氫氣、甲烷)、有毒氣體(一氧化碳、氨氣)、助燃(氧氣)與不燃氣體(氮氣、氬氣)四類。結合上述氣體種類及其危險性質與防護措施,設置可燃氣體倉庫、有毒氣體倉庫、助燃與不燃氣體倉庫,倉庫類別為甲類、乙類、乙類。

        2.3 倉庫選址

        壓力氣瓶倉庫的選址應在高校規劃中統籌布局,遠離生活區、主要教學區與市政道路,注意環境影響、安全風險與氣瓶配送三方面。環境影響方面,壓力氣瓶在正常存儲過程中無廢氣、廢水與固廢產生,僅在裝卸過程中產生少量噪聲,倉庫周界噪聲應符合相應噪聲排放標準。安全風險方面,主要考慮建筑物之間的防火間距。國標GB 50016明確規定了倉庫與倉庫、民用建筑以及道路之間的防火間距。由于甲類倉庫沒有減小防火間距的條件,選址時應優先考慮甲類倉庫的設置位置,以滿足防火間距要求。如存在防火間距不足的情況,乙類倉庫可通過設置防火墻減小間距。氣瓶配送方面,應考慮配送過程中可能發生的意外。倉庫與主要用氣實驗室之間距離應盡量縮短,倉庫周邊校內道路平整,配送路線應避開人群等[8]。

        3 倉庫設計

        3.1 平面布置

        根據1.2所述,將氣瓶倉庫分為可燃氣體氣瓶倉庫、有毒氣體氣瓶倉庫、助燃與不燃氣體氣瓶倉庫??紤]到有毒氣體同樣具有可燃性且無混存禁忌,為優化倉庫平面布置,可將有毒氣體倉庫與可燃氣體氣體倉庫合并(即形成一個甲類倉庫),以防火實墻或耐火極限不低于1.5h的不燃材料樓板隔開設置。倉庫與其他建筑、道路路邊之間的防火間距應滿足相應要求。除甲類倉庫外的其他庫房可設置防火墻減小防火間距,具體參照國標GB 50016。

        3.2 建筑結構

        倉庫宜采用封閉或半封閉的儲存方式,承重結構宜選用鋼筋混凝土、鋼框架或排架結構。墻體應采用不燃材料的實體墻,耐火等級不低于二級。倉庫應設置泄壓設施,考慮其平面布置,避開人群與校內道路,宜采用輕質屋面板向上泄壓,同時考慮泄壓面積以滿足泄爆要求,此外,頂棚還應平整無死角,避免雨雪聚集,地面還應防潮、平整、堅實、易于清掃。倉庫應設置門窗。其中出入口有兩個:氣瓶入口根據運輸車輛高度設置在高約1.2m處,加裝門或不銹鋼護欄;氣瓶出口設置在庫房地面處,加裝防盜門,另鋪設混凝土坡道,以方便運輸。門窗經過防火、防靜電處理,不產生火花。門外設置遮陽板,可起到遮陽避雨功能[9]。

        3.3 安全防范

        倉庫的安全防范主要是預防無關人員進入進行盜竊或蓄意破壞。所以,倉庫重點防范部位是倉庫的周界、出入口、窗口與通風口等人員可出入的部位,防范措施包括實體防范與技術防范。實體防范方面,倉庫的周界應設置圍墻或柵欄,離地高度應大于2m,頂部還應設有防攀爬措施,窗口、通風口宜加裝防盜柵欄并牢固固定。使用柵欄還應考慮合適間距和足夠強度。技術防范方面,倉庫的周界、出入口、內部應設置視頻監控裝置,能清晰顯示監控情況,宜具有夜視功能。此外,出入口應具備防盜、出入識別或入侵報警功能。

        3.4 安全措施

        安全措施的設置主要考慮預防危險因素產生和氣體泄漏應急報警與處置。

        (1)倉庫的出入口應設置靜電消除裝置,以及消防沙桶(箱)、應急噴淋、應急物資箱、防護服、護目鏡等消防與防護設備。倉庫內應還應設置火災探測器,須以感溫探測器為主,且為防爆型,探測器回路還應連接到火災報警控制器。如封閉式儲存方式,門向疏散方向開啟。

        (2)倉庫內部應設置有效的氣瓶固定設施;應根據儲存氣體情況設置專用報警裝置和氧濃度報警裝置并與通風裝置聯鎖,報警裝置還具有聲光報警和遠程報警功能;倉庫宜在地面附近設置自然通風口,當自然通風不能滿足要求時應采取機械通風,在頂部設置通風裝置,能定時對倉庫內部進行氣體循環,排氣管都應伸出屋外,高出附近屋頂;排氣不應造成負壓,也不應堵塞。庫房內部應設置溫度監控裝置并與空調聯鎖,可及時對庫房溫度進行調節,使室內設置溫度不超過30℃。

        (3)倉庫應配置氣瓶專用運輸裝置,運輸裝置還應經過防靜電處理。

        3.5 涉電安全

        倉庫涉電設備主要有防雷設施、照明與應急照明設施、電器開關及安全設施。倉庫的爆炸危險等級為2級,在防雷設計時應劃為第二類防雷建筑物,應設防直擊雷的外部防雷設施,防止閃電電涌侵入。倉庫內照明與應急照明設施、電氣開關、安全設施及相應輸配電線路應采用防爆型,防爆等級不低于EXDⅡ。配電箱及電氣開關應設置在倉庫外,可靠接地,安裝過壓、過載、觸電、漏電保護設施。

        4 結束語

        氣瓶作為實驗室重要危險源之一,將實驗室分散存儲轉變為集中安全存儲具有重要意義。因此,高校需要綜合分析氣瓶存儲危險性,強化論證氣瓶倉庫建設規劃,實現高標準氣瓶倉庫建設,有效提升學校氣瓶儲存的管理能力和效率,減小實驗安全風險,推進“平安校園”建設工作長效穩定發展。

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