实验室选址应充分考虑实验室所在地区的煤炭量、采样距离、交通、生活配套、环境影响等因素,以确保实验室的建设可行性、运行实用性和发展可持续性,同时应充分考虑未来实验室的扩项和升级改造需求,避免选址不当而造成建设失败和资源浪费。
一般来说,煤炭检测实验室宜为单独的院区,如若条件有限,实验室宜为整体相对封闭区域,减少外部人为因素、物品因素及环境因素对实验室运行的影响;实验室天平、光谱分析等精密仪器会因震动影响检测精度,实验室宜选择远离产生剧烈震动区域,即远离铁路、大型设备生产厂区、大型运输车辆路段等;实验室宜选择远离粉尘、噪声、危化品厂区等地点,从而避免样品污染、噪声污染及不安全事故发生。
煤炭检测实验室设计主要考虑检测容量、检测能力及建筑面积,除采样环节位于煤炭堆存现场外,实验室通常分为制样区、化验区、办公区及其他辅助区。
SICOLAB实验室设计要求
(1)实验室设计应符合建筑设计中有关防火规范、安全防护、环境保护等规定。
(2)实验室设计应充分考虑近期使用需求与远期使用规划,基于检测能力进行合理规划、节约面积、预留增容空间,从而满足可持续发展的要求。
(3)制样室与化验室应为单独区域,为保障样品的安全性与检测结果准确性,应将办公区域与制样区域、化验区域有效隔离。同时考虑各区域之间的空间协调,便于办公与试验。
(4)由于制样室使用较多的震动设备,因而在条件允许的情况下,制样室宜独立于化验与办公楼外而单独建设,避免震动对天平等精密仪器设备的影响。在条件有限的情况下,制样室宜规划于底层且不与化验室在同一层。
(5)制样室需配置除尘系统,制样区域地面铺设厚度不低于 6mm 的钢板。
(6)天平室、发热量测定室、存样间应单独设置房间,宜规划于建筑北侧,防止检测项目干扰与温度变化影响测定精度。
(7)涉及煤样燃烧、干馏、化学溶解等试验项目房间或区域应配置通风柜、通风罩等通风装置,以保护环境与人身安全,保持实验室清洁。
(8)实验室应在室外单独设置气瓶间,采取铺设气体管路方式将室外气体供给至使用设备,同时需进行气瓶管理。
(9)使用危化品的实验室应按照国家与企业对危化品管理的相关规定,建立危化品存储空间,配置防爆、防毒专用柜以及通风、视频监控、除静电等装置。
(10)核算用电总容量,注意不同设备 380V 或 220V 的用电需要,同时按照试验需求合理配置水池。
(11)试验仪器设备电路建议全部单独引电缆并由单独空开控制,合理配置配电箱,实现单独控制各楼层、各房间、各仪器设备。
(12)试验台布局需对试验空间进行充分测量、合理布局以及充分考虑操作空间。
三、实验室设计内容
(1)制样区。主要包括制样设备、辅助设施以及存查煤样间,其中制样设备包括除尘系统、大样制备系统、联合制样机、颚式破碎机、锤石破碎机、对辊破碎机、研磨机、干燥箱、台秤、电子秤、天平等,辅助设施包括往复式振动筛、二分器、筛子等。通常煤的可磨性指数、磨损指数、落下强度、转鼓试验等粉尘较大物理试验项目也放置于制样区。
(2)化验区。主要分为常规项目分析室、焦化与气化项目分析室、常量与微量元素分析室该 3 个大类。①常规项目分析室。主要包括天平室、高温室(干燥箱、马弗炉)、碳氢硫测定室、元素分析室、发热量室、煤灰分析室、煤灰熔融性室、碳酸盐二氧化碳分析室等;②焦化与气化项目分析室。主要包括胶质层、黏结指数、奥阿膨胀度、坩埚膨胀序数、格金、热稳定性、结渣性、煤对二氧化碳反应性以及焦炭反应性等分析室;③常量与微量元素分析室。主要包括化学分析前处理室、光谱分析室、氟氯测定室、汞测定室、纯水制备室等分析室。此外,还包括显微组分、真密度、视密度、最高内在水等分析室以及危化品室、药品室和分析样品存放间。一般化验室主要包括常规项目分析室,较大的化验室还有煤灰成分、微量元素分析室,涉及炼焦煤检测的化验室还有焦化、气化项目分析室。
(3)办公区。主要包括办公室、更衣室、值班室 / 视频监控室、档案室、会议室、库房、卫生间等区域。
(4)其他辅助区。主要包括配电室、气瓶室、弃样堆放区等区域。
四、实验室布局重点
实验室布局重点在于制样室与化验室的规划布局。其中,制样室规划布局首要考虑整体制样工作的便利性,一般包括人工制样与机械化制样 2 套设备,设备的摆放位置按照制样的工作流程确定。制样室通常用于制备全水分试验煤样、存查煤样和一般分析试验煤样,煤样经联合制样机制备可直接得到全水分试样和分析煤样,分析煤样经孔径为 3mm 的圆孔筛分设备进行筛分,筛上物由对辊破碎机破碎直至全部通过 3mm 圆孔筛。经二分器缩分后,将 700g 煤样用于存查,同时将不少于 100g 的煤样进行干燥、研磨,后者空气干燥平衡后作为一般分析试验煤样并装瓶。制样室规划布局示例如图 2 所示。
天平室是化验室的核心之一,除煤灰熔融性温度测定外,其他常规项目的检测均需使用天平称量,尤其工业分析项目需试验前后 2~3 次甚至更多次称量,天平室应以北向为宜且远离振源,避免与有较强电磁干扰的房间相邻,在满足上述条件的基础上则考虑检测项目尽量靠近天平室。
除了天平室、量热室对检测工作环境有要求外,其他项目可采用开放式布局,注意确保有效通风排烟,如当高温室采用开放式布局时需使用通风柜或类似设施以及时将燃烧、热解产生的烟尘、气体排出,防止对检测设备的稳定性造成影响,避免干扰其他检测项目。常规项目化验室规划布局示例如图 3 所示。
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