忌水危险化学品仓库的设计探讨

2021-03-25金福东

化工与医药工程 2021年6期

金福东

（山东省医药工业设计院有限公司上海分公司，上海 200040）

精细化工企业或原料药生产企业的产品通常品种多、产量小、使用原辅料种类繁多储存条件要求复杂。甲类危险化学品按照储存物品的火灾危险性特征，共划分为6 类，其中甲类4 项物质，是指常温下受到水或空气中水蒸气的作用[1]，能产生可燃气体并引起燃烧或爆炸的物质，通常在忌水危险化学品仓库的设计中普遍比较重视针对不同物质灭火剂的选择和如何避免货品与水接触，往往容易忽视化学品的保存条件、遇水反应生成物、相互反应禁忌及管控要求。本文将以某实际案例为基础探讨忌水危险化学品仓库相关专业设计细节。

1 项目遇到的问题

某项目在生产中使用表1 中的忌水危险化学品，计划在厂区内单独新建一座忌水危险化学品仓库，由于使用品类较多，需依照化学品安全技术说明书MSDS（Material Safety Data Sheet）中的物料特性来设计储存场所，并配套设计相关安全设施。

表1 物料遇水后危险情景Tab.1 Dangerous scenario after material meets water

由表1 中的化学品可见，本项目存在几个难点需在设计当中妥善考虑：第一：物料存在交叉禁忌，如何配伍储存既达到节约仓库面积又增大仓储空间同时保证安全；第二：物料遇水后的产物不同，产物危害因素不同；第三：采用的灭火剂不同，安防管控要求不同；第四物料的保存要求条件不同。

对上述问题，本文试从选址、建筑结构、通风、弱电及消防五个方面来探讨其解决方案。

2 工程设计解决方案

2.1 选址

危险化学物品的仓库布置远离人员集中场所，位于厂区边界，布置在对外运输方便的地带，且远离产生大量水雾设施的附近[2]，涉及爆炸物的危险化学品储存如锂还应采用事故后果法确定外部安全防护距离[3]。全厂总图布置过程中，储运设施一般是集中在一个区域内，这样既方便物流运输，又能相对隔离控制危险源，本次设计的忌水物料危险品仓库选择在地势相对较高，不易积水并且排水顺畅的区域内，周边远离循环水塔及洗气塔这类容易产生飘水的设备或场所。在场地高差较大处迎水面设置截水沟。虽然甲类仓库不属于高度较高、体量较大的建筑无需设置环形消防车道，但是为了便于发生事故时消防人员根据风向和火势对火场进行扑救控制，故危险品仓库设置环形道路。

2.2 建筑结构设计

针对不同物料的交叉禁忌，根据物料的危害产物、保存温度、禁忌、氧化还原性、灭火剂形式来确定物料的储存场所，具体如表2所示。

表2 物料禁忌表Tab.2 Material taboo table

本项目仓库层数为1 层，仓库的占地面积为150 m2，最大防火分区面积为50 m2，小于最大允许建筑面积60 m2[3]。仓库的耐火等级为1 级，建筑的结构形式为混凝土框架结构，抗震设防类别为乙1类[4]。

仓库屋面宜采用混凝土现浇形式，可以避免轻钢屋面腐蚀老化造成的漏雨问题，由于本项目侧墙泄压面积不足，故采用轻质屋面泄压。为了避免轻钢屋面后期漏水，在对比图1 天沟采用不锈钢材质及图2采用外挑檐方案后，考虑到仓库美观最终选择图1 的屋面型式。同时雨水落水管在建筑外墙明装，避免在室内安装时由于异物堵塞造成漏水。

图1 屋面天沟详图Fig.1 Roof gutter detail layout

图2 屋面天沟详图Fig.2 Roof gutter detail layout

藏间二、三储存物品遇水反应的氢气比重较轻，顶棚不设置下翻次梁，以防止气体在顶棚死角积聚。同时库内采取防止水浸渍的措施，如图3 忌水危险品仓库平面图所示，沿内墙角四周设置排水地沟，并且地坪向地沟找坡。地沟内设置集水坑，用于收集积聚的渗漏液或水。室内外600 mm 高差，周围绿化带土质透水性能良好，避免积水。

图3 忌水危险品仓库平面图Fig.3 Plan of avoid water dangerous goods warehouse layout

如图4 忌水危险品仓库剖面图所示，仓库侧墙选用轻质泄爆墙板，质量不大于60 kg/m2，泄爆墙勒脚部分采用砖砌形式，高度约600～800 mm。防止雨水反溅到泄爆墙板接缝处造成腐蚀漏水。

图4 忌水危险品仓库剖面图Fig.4 Profile of avoid water dangerous goods warehouse layout

库内设置堵截泄漏的裙角，地面与裙角所围建的容积不低于堵截最大容器的最大储量或总储量的1/5[5]，仓库基础设计防渗，防渗层为2 mm 厚高密度聚乙烯，渗透系数≤10～10 cm/s[6]，同时可以有效地隔绝潮气。防水卷材翻边上墙，翻边高度满足堵截储量要求，并留出适当余量。

藏间五物质氰化钠属于剧毒品，在设计中考虑防盗措施，符合双人双锁管理要求，并安装机械防盗锁，储存场所使用的钢筋栅栏采用直径大于等于12 mm 的实心钢筋；钢管栅栏采用直径大于等于20 mm，壁厚大于等于2 mm 的钢管；相邻钢筋间隔小于等于100 mm，高度每超过800 mm 的在中点处再加一道横向钢筋。窗口、通风口的防盗栅栏采用直径大于等于12 mm 的膨胀螺栓固定，安装牢固可靠[7]。

2.3 通风设计

仓库的事故通风及空调通风系统设计根据室内储存物品的挥发气体密度合理设计气流流型，挥发气体密度小于空气的藏间二、三，在顶部设置风口，空调送风口设置在下部。挥发气体密度大于空气的藏间一、五，同时在底部及顶部设置排风口[6]，库内局部设置柔性吸气臂，当物料或液体撒落与水接触产生可燃气体或有毒有害气体时，可有效收集。柔性吸气臂的操作半径能覆盖物料储存区域。

危险品库储存的物品，对存放的环境温度无具体要求时，只需要进行通风系统设计。通风系统设计分为平时通风及事故通风，平时通风根据储存物品的性质设计全面通风换气，一般通风换气次数不小于6 次/h。事故通风系统，一般换气次数不小于12次 / h[8]。仓库内严禁采用电热散热器和燃气红外线辐射供暖，散热器表面最高温度应比放散物质的引燃温度至少低20%[9]，本次设计仓库内冬季对温度无特殊要求，故未设置采暖系统。

为了避免忌水危险化学品受潮，首先要严格监管新进原料的包装完整性，同时对于车间内使用后退回仓库的零料，应由车间及仓库双重确保外包及内包的密闭性。考虑到忌水危险化学品仓库储藏间比较小，仓库内的湿度控制采用分体式直膨空调机组，空调机组风量冷量计算依据既满足室内负压要求，同时满足室内温湿度控制要求，平时运行的排风机总风量为空调机组风量与自然补风量之和。

藏间四储存的丁基锂，其最适宜的温度为15 ℃，采用快装防爆冷库。冷库采用双电源，防止断电后内部化霜形成水。冷库内不设置事故通风，因为冷库日常运行需保证密闭，设置事故排风后排风口和电动阀将会结霜冻结，使设施无法正常运行。同时由于风口处保温困难，事故通风管道还会产生“冷桥”，因此会增加能耗，并且在风口处还会产生冷凝水，将进一步增大库内的安全隐患。由于冷库储存温度低于大部分易燃物质的闪点，且库内无人员长时间停留，并且规范规定穿过冷间保温层的电气线路必须采取可靠的防火和防止产生冷桥的措施[10]，一定程度上降低了冷库因电气线路引燃保温材料导致火灾事故的风险，因此冷库在运行期间发生火灾事故的可能性较低。考虑到冷库除霜时会有水产生，物料还采取了离地抬高储存的方式，抬高高度为200 mm，化霜水应尽快收集擦拭。

2.4 电气设计

库内应设置温湿度计，用于实时记录观察储存条件，并将温度、湿度、及可燃气体检测浓度数值通过门口设置的防爆型液晶显示屏实时显示出来。

遇水反应有中毒危险物质的藏间五，在门口处设置有毒气体探头的声光报警器，当库内气体浓度超标时，提示人员远离或采取应急措施。

有过氧风险的藏间一设置氧气探测器，如未来储存其他可燃、有毒介质，氧气探测器可与相关的可燃气体探测器、有毒气体探测器布置在一起[11]。

2.5 消防设计

仓库内存有与水接触能引起燃烧爆炸的物品的部位，不设置室内消火栓，设计中配置相应的灭火设施和采取相应的防火保护措施[11]，不含水的灭火剂有固体灭火剂、气体灭火剂、卤代烷灭火剂，灭火器及自动灭火系统的灭火剂根据物料的化学品安全技术说明书来选用，如二氧化碳气体灭火剂不能在含有过氧化钾的场所使用。卤代烷灭火剂不能在锂、氢化铝锂的藏间使用。根据表2 的禁止使用灭火剂种类及推荐使用灭火剂种类，结合GB 50140—2005《建筑灭火器配置设计规范》中的要求，各藏间采用的灭火剂及灭火器数量见表3。

表3 灭火剂配置表Tab.3 Fire extinguisher configuration table

在消防设计中在藏间门口处设置了消防沙箱，采用灭火沙时需注意，在事故处理过程中，危险化学品很有可能已经与水反应生成了可燃气体，并处于爆炸性混合气体环境中，为避免灭火过程中由于金属器具与沙土摩擦产生机械火花，灭火使用的工器具使用铜铍合金防爆工具[12]。消防沙储存在专用的消防沙箱内，并采用干细沙，防止由于长时间存放受潮或冬季结冻而板结成块。选用储沙箱采用移动式且储沙量适宜，可以方便操作人员推行。仓库的总储沙量能满足最大包装容器泄漏时的筑堤堵截与覆盖。在灭火沙旁配备灭火毯，可用于火势较小时的扑盖，灭火毯的大小能包覆最大包装容器，且需注意灭火毯的叠放方式，以便于事故时迅速的铺盖。