忌水危險化學品倉庫的設計探討

金福東

（山東省醫藥工業設計院有限公司上海分公司，上海 200040）

精細化工企業或原料藥生產企業的產品通常品種多、產量小、使用原輔料種類繁多儲存條件要求復雜。甲類危險化學品按照儲存物品的火災危險性特征，共劃分為6 類，其中甲類4 項物質，是指常溫下受到水或空氣中水蒸氣的作用[1]，能產生可燃氣體并引起燃燒或爆炸的物質，通常在忌水危險化學品倉庫的設計中普遍比較重視針對不同物質滅火劑的選擇和如何避免貨品與水接觸，往往容易忽視化學品的保存條件、遇水反應生成物、相互反應禁忌及管控要求。本文將以某實際案例為基礎探討忌水危險化學品倉庫相關專業設計細節。

1 項目遇到的問題

某項目在生產中使用表1 中的忌水危險化學品，計劃在廠區內單獨新建一座忌水危險化學品倉庫，由于使用品類較多，需依照化學品安全技術說明書MSDS（Material Safety Data Sheet）中的物料特性來設計儲存場所，并配套設計相關安全設施。

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

由表1 中的化學品可見，本項目存在幾個難點需在設計當中妥善考慮：第一：物料存在交叉禁忌，如何配伍儲存既達到節約倉庫面積又增大倉儲空間同時保證安全；第二：物料遇水后的產物不同，產物危害因素不同；第三：采用的滅火劑不同，安防管控要求不同；第四物料的保存要求條件不同。

對上述問題，本文試從選址、建筑結構、通風、弱電及消防五個方面來探討其解決方案。

2 工程設計解決方案

2.1 選址

危險化學物品的倉庫布置遠離人員集中場所，位于廠區邊界，布置在對外運輸方便的地帶，且遠離產生大量水霧設施的附近[2]，涉及爆炸物的危險化學品儲存如鋰還應采用事故后果法確定外部安全防護距離[3]。全廠總圖布置過程中，儲運設施一般是集中在一個區域內，這樣既方便物流運輸，又能相對隔離控制危險源，本次設計的忌水物料危險品倉庫選擇在地勢相對較高，不易積水并且排水順暢的區域內，周邊遠離循環水塔及洗氣塔這類容易產生飄水的設備或場所。在場地高差較大處迎水面設置截水溝。雖然甲類倉庫不屬于高度較高、體量較大的建筑無需設置環形消防車道，但是為了便于發生事故時消防人員根據風向和火勢對火場進行撲救控制，故危險品倉庫設置環形道路。

2.2 建筑結構設計

針對不同物料的交叉禁忌，根據物料的危害產物、保存溫度、禁忌、氧化還原性、滅火劑形式來確定物料的儲存場所，具體如表2所示。

表2 物料禁忌表Tab.2 Material taboo table

本項目倉庫層數為1 層，倉庫的占地面積為150 m2，最大防火分區面積為50 m2，小于最大允許建筑面積60 m2[3]。倉庫的耐火等級為1 級，建筑的結構形式為混凝土框架結構，抗震設防類別為乙1類[4]。

倉庫屋面宜采用混凝土現澆形式，可以避免輕鋼屋面腐蝕老化造成的漏雨問題，由于本項目側墻泄壓面積不足，故采用輕質屋面泄壓。為了避免輕鋼屋面后期漏水，在對比圖1 天溝采用不銹鋼材質及圖2采用外挑檐方案后，考慮到倉庫美觀最終選擇圖1 的屋面型式。同時雨水落水管在建筑外墻明裝，避免在室內安裝時由于異物堵塞造成漏水。

圖1 屋面天溝詳圖Fig.1 Roof gutter detail layout

圖2 屋面天溝詳圖Fig.2 Roof gutter detail layout

藏間二、三儲存物品遇水反應的氫氣比重較輕，頂棚不設置下翻次梁，以防止氣體在頂棚死角積聚。同時庫內采取防止水浸漬的措施，如圖3 忌水危險品倉庫平面圖所示，沿內墻角四周設置排水地溝，并且地坪向地溝找坡。地溝內設置集水坑，用于收集積聚的滲漏液或水。室內外600 mm 高差，周圍綠化帶土質透水性能良好，避免積水。

圖3 忌水危險品倉庫平面圖Fig.3 Plan of avoid water dangerous goods warehouse layout

如圖4 忌水危險品倉庫剖面圖所示，倉庫側墻選用輕質泄爆墻板，質量不大于60 kg/m2，泄爆墻勒腳部分采用磚砌形式，高度約600～800 mm。防止雨水反濺到泄爆墻板接縫處造成腐蝕漏水。

圖4 忌水危險品倉庫剖面圖Fig.4 Profile of avoid water dangerous goods warehouse layout

庫內設置堵截泄漏的裙角，地面與裙角所圍建的容積不低于堵截最大容器的最大儲量或總儲量的1/5[5]，倉庫基礎設計防滲，防滲層為2 mm 厚高密度聚乙烯，滲透系數≤10～10 cm/s[6]，同時可以有效地隔絕潮氣。防水卷材翻邊上墻，翻邊高度滿足堵截儲量要求，并留出適當余量。

藏間五物質氰化鈉屬于劇毒品，在設計中考慮防盜措施，符合雙人雙鎖管理要求，并安裝機械防盜鎖，儲存場所使用的鋼筋柵欄采用直徑大于等于12 mm 的實心鋼筋；鋼管柵欄采用直徑大于等于20 mm，壁厚大于等于2 mm 的鋼管；相鄰鋼筋間隔小于等于100 mm，高度每超過800 mm 的在中點處再加一道橫向鋼筋。窗口、通風口的防盜柵欄采用直徑大于等于12 mm 的膨脹螺栓固定，安裝牢固可靠[7]。

2.3 通風設計

倉庫的事故通風及空調通風系統設計根據室內儲存物品的揮發氣體密度合理設計氣流流型，揮發氣體密度小于空氣的藏間二、三，在頂部設置風口，空調送風口設置在下部。揮發氣體密度大于空氣的藏間一、五，同時在底部及頂部設置排風口[6]，庫內局部設置柔性吸氣臂，當物料或液體撒落與水接觸產生可燃氣體或有毒有害氣體時，可有效收集。柔性吸氣臂的操作半徑能覆蓋物料儲存區域。

危險品庫儲存的物品，對存放的環境溫度無具體要求時，只需要進行通風系統設計。通風系統設計分為平時通風及事故通風，平時通風根據儲存物品的性質設計全面通風換氣，一般通風換氣次數不小于6 次/h。事故通風系統，一般換氣次數不小于12次 / h[8]。倉庫內嚴禁采用電熱散熱器和燃氣紅外線輻射供暖，散熱器表面最高溫度應比放散物質的引燃溫度至少低20%[9]，本次設計倉庫內冬季對溫度無特殊要求，故未設置采暖系統。

為了避免忌水危險化學品受潮，首先要嚴格監管新進原料的包裝完整性，同時對于車間內使用后退回倉庫的零料，應由車間及倉庫雙重確保外包及內包的密閉性。考慮到忌水危險化學品倉庫儲藏間比較小，倉庫內的濕度控制采用分體式直膨空調機組，空調機組風量冷量計算依據既滿足室內負壓要求，同時滿足室內溫濕度控制要求，平時運行的排風機總風量為空調機組風量與自然補風量之和。

藏間四儲存的丁基鋰，其最適宜的溫度為15 ℃，采用快裝防爆冷庫。冷庫采用雙電源，防止斷電后內部化霜形成水。冷庫內不設置事故通風，因為冷庫日常運行需保證密閉，設置事故排風后排風口和電動閥將會結霜凍結，使設施無法正常運行。同時由于風口處保溫困難，事故通風管道還會產生“冷橋”，因此會增加能耗，并且在風口處還會產生冷凝水，將進一步增大庫內的安全隱患。由于冷庫儲存溫度低于大部分易燃物質的閃點，且庫內無人員長時間停留，并且規范規定穿過冷間保溫層的電氣線路必須采取可靠的防火和防止產生冷橋的措施[10]，一定程度上降低了冷庫因電氣線路引燃保溫材料導致火災事故的風險，因此冷庫在運行期間發生火災事故的可能性較低。考慮到冷庫除霜時會有水產生，物料還采取了離地抬高儲存的方式，抬高高度為200 mm，化霜水應盡快收集擦拭。

2.4 電氣設計

庫內應設置溫濕度計，用于實時記錄觀察儲存條件，并將溫度、濕度、及可燃氣體檢測濃度數值通過門口設置的防爆型液晶顯示屏實時顯示出來。

遇水反應有中毒危險物質的藏間五，在門口處設置有毒氣體探頭的聲光報警器，當庫內氣體濃度超標時，提示人員遠離或采取應急措施。

有過氧風險的藏間一設置氧氣探測器，如未來儲存其他可燃、有毒介質，氧氣探測器可與相關的可燃氣體探測器、有毒氣體探測器布置在一起[11]。

2.5 消防設計

倉庫內存有與水接觸能引起燃燒爆炸的物品的部位，不設置室內消火栓，設計中配置相應的滅火設施和采取相應的防火保護措施[11]，不含水的滅火劑有固體滅火劑、氣體滅火劑、鹵代烷滅火劑，滅火器及自動滅火系統的滅火劑根據物料的化學品安全技術說明書來選用，如二氧化碳氣體滅火劑不能在含有過氧化鉀的場所使用。鹵代烷滅火劑不能在鋰、氫化鋁鋰的藏間使用。根據表2 的禁止使用滅火劑種類及推薦使用滅火劑種類，結合GB 50140—2005《建筑滅火器配置設計規范》中的要求，各藏間采用的滅火劑及滅火器數量見表3。

表3 滅火劑配置表Tab.3 Fire extinguisher configuration table

在消防設計中在藏間門口處設置了消防沙箱，采用滅火沙時需注意，在事故處理過程中，危險化學品很有可能已經與水反應生成了可燃氣體，并處于爆炸性混合氣體環境中，為避免滅火過程中由于金屬器具與沙土摩擦產生機械火花，滅火使用的工器具使用銅鈹合金防爆工具[12]。消防沙儲存在專用的消防沙箱內，并采用干細沙，防止由于長時間存放受潮或冬季結凍而板結成塊。選用儲沙箱采用移動式且儲沙量適宜，可以方便操作人員推行。倉庫的總儲沙量能滿足最大包裝容器泄漏時的筑堤堵截與覆蓋。在滅火沙旁配備滅火毯，可用于火勢較小時的撲蓋，滅火毯的大小能包覆最大包裝容器，且需注意滅火毯的疊放方式，以便于事故時迅速的鋪蓋。

3 結論和建議

忌水危險化學品倉庫的設計如何保證合理、安全，本文歸納為以下幾點：第一：分析物料性質，包括禁忌品、危害產物、保存條件、管控要求；第二：結合第一點將物料合理歸類，劃分藏間；第三：根據藏間在安全設計上采取對應措施，如通風空調、氣體探測、滅火劑選用。

本文僅舉例部分常見忌水危險化學品并根據其特點在倉庫選址、建筑結構設計、通風設計、強弱電設計、消防設計等幾方面進行了探討，實際工作中建議根據不同物料的特性和存儲環境進行全面評估，以便能針對性預防事故的產生，隔離事故的源頭，控制事故的規模，從而為安全儲存、生產提供保障。