探讨高效安全规范现代化化验室建设的技术要求

段立荣

(云南天安化工有限公司，云南 安宁 650309)

我们常说的化验室其实是一个统称，是一个模糊的概率，其按科学性质和行业的不同而千差万别，甚至完全不同。通常情况下，化验室按其科学类别，可分为：化学实验室、物理实验室、生物实验室(动物、植物和微生物)。按其所在的行业，可分为：疾控中心、出入境检验检疫、环境检测、水质检验、产品质量检验机构、食品药品检验机构、医学检验机构、工厂实验室、核电系统等等。

云南天安化工有限公司分析实验室是属于化工生产中的工厂实验室，主要开展化学、物理分析检验，需具备相关设备、设施。

由于云南天安化工有限公司，是由多家单位整合而成，原来各单位都有各自的化验室，形成了多点、小而全的化验室格局。近年来，经过多次化验室改造，已逐渐形成统一、集中、规范的化验室，从而资源利用更加合理、分析工作开展更加高效。然而因新的化验室也不是一次性规划改造而成，还受到原来旧有房间数量等的限制，仍然存在一些不合理性。

1 化验室建设总体规划

1.1 认真明确新建化验室的检验任务

1.1.1 生产中分析频率及分析仪器

根据公司各生产装置，由生产部门提出需要检验的原材料、产品、中间控制的分析频率、分析项目，再根据分析项目确定需要的分析仪器。以2023年天安化工分析频率(节选)为例，所需的设施如表1。

表1 分析频率、项目、仪器

仅从以上频率即可以看出，需要煤质分析仪5种、酸度计、电导仪、分光光度计、电位滴定仪等一些仪器及相应的配套设施。

1.1.2 其他需要检验的项目

工厂生产中除常规分析项目以外，还会存在一些需要分析检验的项目，也须考虑进去，如表2。

表2 其他需要分析检验的项目

1.1.3 未来几年可能增加的检验项目

根据公司生产建设及发展的要求，将今后几年可能需要建设的生产装置及相关的分析仪器预先进行评估，一并考虑到化验室的建设中，先留出空间，暂不采购仪器。

总之，在建设化验室前，需确定分析任务、分析仪器及相应的设备、设施。

1.2 确定化验室需要的设施及房间需求

根据化验室检验任务、分析仪器、班组管理以及《SH/T3103-2019 石油化工中心化验室设计规范》[1]《GB50160-2018 石油化工企业设计防火规范》[2]的要求，拟定化验室的房间需求，如表3。

表3 化验室主要房间需求

1.3 确定化验室基础设施需求及来源

根据具体每一分析房间，统计生活水、脱盐水、动力电、照明电、电话线、网线等设施需求。根据每台仪器需要，统计仪器载气、燃气、压缩空气、通风、恒温的需求。明确水、电、气等基础资源的供给来源，做到总体规划。

以天安化工化验室为例进行说明，基础资源需求及来源如表4。

表4 基础资源需求及来源

1.4 确定化验室废弃物处置及去向

根据化验室分析中实际排放的废弃物进行统计、明确处置措施及去向。以天安化工为例进行说明，废弃物处置如表5。

表5 废弃物处置及去向

2 各系统建设中技术要求

2.1 化验室布局

当所建化验室的分析任务、分析仪器、房间需求确定后，就开始对化验室进行整体布局规划，主要从以下几方面进行考虑：

1)由化验室建设场地大小，合理规划建设面积及楼层高度。如是原有旧楼改造，就因地制宜合理布局。化验室要远离灰尘、烟雾、 噪音和震动源的环境。

2)化验室房间门应向外开，较大的实验间应设两个出口，以利于发生意外时人员快速撤离。制样设备、重设备在底层，轻设备在高层。

3)化验室应充分考虑有利于水、电、气供给与排放；气瓶间需防爆设施要单独建设，不宜建在化验室主楼内。

4)化验室布局还应考虑内部的班组管理、功能性区划的需要。

以天安化工化验室改造为例，对化验室布局进行说明，如图1、图2、图3。

图1 化验室一楼布局图

图2 化验室二楼布局图

图3 化验室三楼布局图

这个化验室是在旧楼基础上改造的，一楼主要是磷酸、硫酸、磷肥产品的分析检验及相关设施，二楼主要是水质、气体分析、环境监测分析及相关设施，三楼主要是煤质分析、标准溶液制备及相关设施。因为原有房间不足，物资仓库、留样间、化验室的一些辅助设施则放到了其他地方。另外，门的朝向还需要进行整改。

2.2 化验室土建施工

化验室的土建施工，主要是以化验室布局为基础，按设计图施工，将各个房间进行合理分割。主要工作是完成水、电、墙、门、窗、顶棚、地面的施工。

2.3 化验室给、排水系统

化验室给、排水，是化验室的主要基础设施，主要包括生活水、脱盐水供水及排水。卫生间的给、排水(本次不作讨论)。化验室的给、排水要求：

1)根据化验室各房间布局，确定各房间生活水、脱盐水的使用点位。主要用水点是：水池柜、通风柜、电热水器、紧急洗眼器、及部分分析仪器。

2)要保证各个供水点水压、水质和水量，选择适合供水管道材质及管径。

3)供水管道总阀门应设在易操作的位置，每一个楼层都设分阀门，每一个供水点都设置DN15的球阀，以便维修。

4)所有用水点都配备排水管道。排水管道应采用耐酸、碱腐蚀的材料，每一个水池旁边应设有地漏。

5)所有排水经管道收集于一楼废水沉淀池，沉降后，废水依次进入水封井、清水池，再用泵送脱盐水废水处理站。

2.4 化验室强、弱电系统

化验室强、弱电系统，主要包括分析仪器的动力电、照明电、电话线、网线及视频监控设施。

1)化验室需要连续供电。因色谱分析仪、X-荧光分析仪、报警装置、监控设施、运行中的分析仪器，都要求 24 h 连续运行，突然停电可能会导致仪器故障，造成较大损失。

2)化验室需提供三相五线动力电源。化验室内许多风机、电机、破碎机需 380 V 电源，更多是使用 220 V 电源。分析仪器要有接地的保护，整个化验楼接地电阻≤0.5 Ω。

3)各分析间根据分析仪器、可能的用电设备，在墙上、工作台上合理布置插座或空开位置，还须预留备用接口。

4)化验室照明应根据房间面积配置LED灯，平均照度≥300 lx。

5)电话线配至交接班室及主要工作间。网线配至所有分析间，为将来分析检验自动化升级改造做准备。

6)重要的分析间、气瓶间、剧毒品、易制毒房间需要安装报警装置和视频监控设施。

各房间电器设施需求一览表(节选)如表6。

表6 化验室各房间配电需求一览表

将各房间配电需求逐一列出，并进行汇总、统计，构成整个化验室的用电需求，再由专业的电气工程师进行设计。

2.5 化验室工作台、柜系统

化验室工作台、柜是化验室内部主要设施，是分析检验的工作场地和各种储物柜。

1)化验室工作台主要包括：工作台(中央台、边台)、水池及水池柜、试剂架、仪器台、高温台、天平台，还可以根据场地及分析仪器的需要，制作专用的一些工作台，如色谱工作台、煤质分析工作台等。

2)化验室储物柜包括：药品柜、样品柜、资料柜、滴水柜、专用气瓶柜等。

3)化验室工作台、柜中使用的钢材表面需进行防腐处理；工作台台面可以选用实芯理化板、大理石板、花岗石板、环氧树脂等材料制作。柜体根据存储的物品可选用胶合板、钢板、PP板、聚四氟板。

4)工作台上需要的水管、电源、网络、气路等设施，都要隐藏设计于工作台中，实现整体的完美组合。

以天安化工化验室为例，对化验室工作台、柜设置进行说明，如图4。

图4 化验室一楼实验室工作台柜布置图

2.6 化验室通风系统

化验室通风系统，是将分析检验工作中产生的有毒、有害、易燃气体排出，使工作场所安全、可靠、无害运行。通风设施主要有三种类型：全室通风、局部排气罩、通风柜通风。主要要求如下：

1)各分析间根据分析任务及仪器，确定产生的废气种类及数量，再确定究竟采用何种通风方式。

2)微量的废气排放，采用固定风量直排的方式，以排风扇、原子吸收罩、轴流风机等排放。

3)大量的废气排放点，如加热、蒸发、燃烧产生大量烟尘、使用各种挥发性强的试剂、色谱室废气等，就使用通风柜或专用废气管道抽风排放。废气用大功率风机引至屋顶，在屋顶进行净化处理后排放。

4)排风扇、原子吸收罩、轴流风机等根据现场要求设置就地单机启停；所有通风柜风机采用变频控制。

5)通风管道、风机等设备、设施应具有防腐、防爆、阻燃功能，风机换气量满足要求。

2.7 化验室供气系统

化验室供气系统主要讨论气瓶间供给的气体，包括：氢、氧、氮、氦、氩、氩甲烷、液化丙烷、乙炔气、备用气共9种。

1)化验室供气系统主要由气源切换系统(一级减压)、二级调压、气体过滤纯化、气体低压和泄漏报警、废气排空系统，由管道、压力表、球阀、阻火器等组成。对于易燃易爆气体，必须加入阻火器，其余稀有气体，可加单向阀。

2)供气系统入口端压力，按高压高纯钢瓶充装标准。各种气体终端出口为0～0.6 MPa。

3)供气流程：高压气瓶→高压降压→单向阀或阻火器→供气管道→终端阀门 →终端调压阀→分析仪器。

4)气体采用汇流排实现不间断供气，管路采用316L级不锈钢管，须经抛光、钝化、脱脂、光亮退火等处理，特别是氧气管线，必须做脱脂处理。所有管道采用焊接方式。供气主、辅管道尺寸根据用气量确定，可选用1/2″、3/8″、1/4″等不同尺寸逐渐递减。

5)供气系统承受压必须大于钢瓶最大设计压力。供气系统保压 24 h 后，压降≤0.02 MPa，气密性检验合格。

6)供气系统需安装泄漏报警系统，可发出声光报警信号，报警器安置在便于分析人员观测到的位置。

3 结束语

1)化验室的建设是一个复杂的系统工程，涉及到土建、水、电、实验室设施等方面的建设。建设要符合规范的要求，满足生产的需要。要做到建设前的调查、规划，建设中的监督、检查，建设后的优化、提升。

2)各行业的化验室有着许多差异，但建设化验室的总体思路是相通的、是一致的，要有任务再有方法、仪器，后有设施。在具体的化验室建设中要结合生产实际，提出新颖性、前瞻性、可行性方案，以便更加高效、安全、规范配置化验室各项资源，达到建设现代化的化验室目标。

3)化验室的建设要与时俱进，积极引进吸收化验室自动化设施，提升化验室的工作效率。如化验室分析数据LIMS系统、水质分析自动化验系统、煤炭全自动采制化系统等等。