化學實驗室通風系統設計

(一)通風

實驗室內應有良好的通風,必要時應設空調。

在要求空調恒溫的實驗室內,空氣應保持正壓。為了排除室內余熱并控制適當的正壓值,可在實驗室門下部設置可調活動孔板,適當地送出室內空氣。

從事放射性物質、毒物、致癌物、傳染性微少物、有腐蝕性的易揮發液體等工作的實驗室,為了不使有害物質向外擴散,空內空氣均應保持負壓,并應利用適當的裝置(例如通風柜、排風設備等)將有害空氣排出室外。在排出之前應使用過濾材料(或其它合適的設備)將空氣中的有害物質除掉,以免造成環境污染。

走廊、會議室、辦公室等不進行化學品操作的地方,應保持空氣新鮮。這些地方相對于化學或微生物學實驗室應保持正壓。

實驗室相對于走廊應保持適當的負壓,要有足夠的空氣進入室內。化學反應中所生成的煙霧,應用適當的方法進行吸收處理或在稀釋后排向室外。應避免污染空氣從通風柜倒流入室內或引起交叉污染。

所有化學實驗室均應安裝通風柜,以排除在操作過程中所產生的有毒煙霧或易燃氣體(或蒸汽),不使污染室內空氣。此外,通風柜也可提供進行安全操作的場所。

(二)通風柜

1、種類

(1)頂抽式,結構簡單,易于制作,較為常見,在柜中靠頂部處沒有擋板,適用于放熱實驗(如加熱或產生大量熱的實驗操作)。但應注意,對于非放熱實驗,由于操作口風速不勻,近臺處易產生旋渦,所以不宜采用此種通風柜。

(2)狹縫式,在頂部和后側中、下部(或僅下部)設有排風狹縫,可與柜同長。上部縫寬約3、2厘米,下部縫寬約4、5厘米并高出臺面17、5厘米。此式通風柜操作口風速均勻,使用效果較好。

(3)帶旁通,在操作口上方前壁上設置進氣縫,柜門升起時被蓋住,柜門接近關閉時啟開,經進氣縫的空氣量增大,可使操作口風速大致保持穩定,適于由通風柜排除室內空氣的娶求。

(4)供氣式,設輔助風機由室外將總排風量的60~70%空氣直接送入柜內或操作口專供排氣使用,其余再由室給,從而可減少室內空氣的排出量,適于帶空調的實驗室,以求節省能量。但應注意操作口氣流的均勻性,防止柜內形成渦流(可用金屬絲網減速)。

(5)自然通風式,常用于低危毒水平的加熱操作,利用室內外溫差自然通風,使氣體由排風管直接從柜頂排至室外。管頂設筒形風帽,以防進入異物。排風管應有足夠的高度(例如6米以上)。此種通風柜結構極簡單,易于保養,又不耗電,但不適于高毒操作。

2、配布

此外,當實驗室較窄時,不得在房間窄向面積的兩側面對面地修建通風柜,以防妨礙室內空氣的正常流通。

有空調時,通風柜應設于氣流下風向,以免干擾氣流的組織。

通風柜窗口與實驗室出入通道之間應有距離,一旦通風柜內發生事故(起火、爆炸、泄出有毒氣體等),室內人員在撤出實驗室時不致因此而遭受危害。

在設計實驗室時,對于通風柜的數量也應有周密的考慮。

3、構造

(1)操作口柜門,柜門可以為上下扯式、平扯式等。平扯式適于校長的操作口或放化實驗(門上可帶手套孔),其使用和維修均較方便,在實驗時應注意閉門操作,以防產生渦流。上下扯式可用插銷孔固定門扇,更方便的是用平衡錘(例如鉛制)通過活輪軸(帶滾珠軸承或尼龍滑輪)由尼龍繩(或不銹鋼絲繩、合成樹脂保護鋼絲繩等)牽動,使柜門門扇在上蠟的滑槽內上下滑動。門扇下設橡皮條作為緩沖,此外也可將門扇四角裝設金屬凸頭,擱在門旁兩邊扁鐵槽托內進行定位,并由上凸頭在槽內滑動。除上述之外,柜門還可取搖開式或上懸式等類結構。如為自然通風柜,有害物毒性不大,操作又頻繁時,也可考慮不設柜門。觀察窗宜用安全玻璃或有機玻璃(不小于6毫米)制成。

(2)工作臺面,工作臺面的用料要求與實驗臺相同,?？捎娩摻钅嗄?現搗或預制板)或壓制石棉水泥,為了提高對試劑的耐腐蝕性能,可用白瓷磚(或耐酸瓷磚)或不銹鋼貼面,但不得使用木臺面,臺面外緣宜抬高約20毫米,以防污水外溢,一般不宜用帶坡度臺面。

放射性工作臺面應能承受鉛屏蔽的荷重(通常要求能支承一噸荷重),臺面材料宜用不銹鋼,或在一船工作臺面上鋪一層厚濾紙并襯以不透水襯墊,另外配合使用不銹鋼盤或耐酸瓷盤,以防溶液外濺造成污染。 操作汞的工作臺面應無縫隙。

(3)柜壁,側壁和前壁的固定部分均宜用玻璃,可用5毫米厚的玻璃,安全玻璃則更好,在破碎時仍與塑料夾層粘合在一起,鋼化玻璃雖有較好的耐熱沖擊性能(250℃以下,嵌絲玻璃與安全玻璃則為50℃以下),但因可飛散碎塊(雖無棱角),所以不適于易爆物的操作。操作宜用有機玻璃,但應注意不使受高熱或機械損傷,不能用嵌絲玻璃,因其強度小于末配鋼絲的等厚玻璃,且碎塊飛出時帶有鋼絲鉤,更易傷人,在必要時可在前壁下口設聚氯乙烯引水槽;將冷凝水排向兩例。

壁面骨架和門可用木材,碳鋼,不銹鋼等材料制作。鋼筋泥凝土因施工不便,不宜采用。

后壁可用白瓷磚,耐酸瓷磚貼面,以便清洗。有爆炸危險的通風柜,更要求能便于清洗。

擋板可用聚氯乙烯、石棉水泥(上涂環氧樹脂)、厚玻璃或不銹鋼等材料制成,色宜淺白,便于識別煙霧顏色。擋板應便于裝卸、清洗或更換。如用玻璃,可用60厘米寬玻板對接,用夾板支承,使用聚氯乙烯擋板時,應防過度受熱。擋板宜用不銹鋼支承,一般不宜用木料,否則至少應涂兩次環氧樹脂。

(4)附屬裝置,通風柜內應設冷水、熱水、煤氣、壓縮空氣、真空等管道,龍頭設于側壁靠通風柜外緣處。閥門宜設于臺面前緣下或操作口外框上,也可以設在柜旁管道井的壁面上,電源插座、照明開關;排風機開關均應裝在柜外。

柜內宜用熒光燈照明,通?？捎?0瓦。為防腐蝕,應設在柜外頂部燈盒內,下部用透明材料(如6毫米有機玻璃)罩護,并配用氯丁橡膠墊圈防止腐蝕性氣體侵入。燈盒宜涂白漆或使用白色有機材料鍛層(如聚氯乙烯)。

柜下通?？稍O貯酸柜,內襯聚氯乙烯,配有聚氯乙烯盤子,也可用瓷磚貼面。

(5)基本尺寸,通風柜工作臺面的高度應確當,可根據操作性質,工作人員的一般高度,內裝儀器設備的高度等具體條件作適當的選擇。一般可取85—90厘米的高度。

操作口高度為80厘米,過低會妨礙視線。柜內凈高1、2—1、5米或更高。柜的上部宜裝管道檢修柜,封至平頂,以免積灰。

通風柜深度有利于增進氣流的均勻性,不宜過淺,可取75—85厘米或稍深。

通風柜每單元長度為1、2—1、8米,不宜過狹。必要時可用多單元(如2、4—3、6米),中間可設間壁或活絡問壁(或不設)。

狹縫式通風柜的中、下縫尺寸要相等,條縫處風速宜不低于5米/秒。擋板后的風道寬度應不小于縫寬的兩倍。

4、操作口風速

通風柜應有合宜的抽風速度。速度過低,則不足以有效地排除受污空氣,但也不宜使用過大的抽風速度,以免造成不必要的能源消耗。對于一般實驗室的化學操作,在通風柜窗戶正常開啟的條件下,通風柜操作口風速不宜低于0、25—0、38米/秒(線速度)。對于有毒蒸汽的操作,視毒性的大小與操作量的多少不同,宜取0、4—1、0米/秒的風速。通常應使操作口任一點的風速與操作口風速平均值之差不大于20%。

抽風速度過大時,可以吹熄煤氣燈焰。遇此情況,應改用電爐等其它熱源。

通風柜窗外的交叉氣流會影響通風柜的抽風效率,所以應設法避免(例如經由實驗室門、窗所產生的橫向氣流等)。此外,人員在通風柜窗前過于頻繁的往返走動,也可產生干擾。

通風柜風道內的抽風速度:對于被氣體、蒸汽類物質污染的空氣,速度應不低于10米/秒。如需清除凝聚的潮濕煙霧,風道速度應取12、5—15米/秒。為抽出固體質粒,風道速度應取17、5—22、5米/秒。

5、通風機

通風機應置于接近排氣出口處的屋頂(或頂層),不應直接置于通風柜上。要使風機與通風柜問的管道處于負壓(相對于實驗室),一旦風道產生漏縫,污染空氣不致逸入實驗室內。通常應實行一柜一機的單獨控制方法,但若有二柜,則應二柜合用一機或采用聯動。風機進、出風端宜裝聚氯乙烯或聚丙烯軟接頭,以減小噪聲。

通風機的排風量(米3/秒)應為通風柜操作口打開時的操作口面積(平方米)與操作口風速(米/秒)之積,通常還應再加上10～20%考慮風管積污、通風機葉片受損等不利因素的補充風量。

通風機應采用耐腐蝕性能較好的材料制成,振動要小,噪聲要低?？筛鶕闆r選用聚氯乙烯塑料通風機、防爆通風機或一般通風機。放射性實驗室可用鋁或不銹鋼通風機。風機機殼可用壓制石棉水泥或不銹鋼制成。機軸宜用皮帶傳動,這樣,只要改動轉輪直徑即可改變風機轉速。電動機宜為雙速,高速用以排除高濃度有害氣體,低速用以降低噪聲。

6、排風系統的劃分與風道設計

集中式排風系統因系統大,風量不易平衡,當系統風管損壞或檢修時,整個系統通風柜就不能使用,每個通風柜雖設調節閥,使用仍然不便。分散式排風系統可按需要啟閉通風機,相互不干擾,且可節省能耗,噪聲和振動也小,且便于處理不同性質的有害氣體。同一房內如有兩個或兩個以上通風柜,應劃為一個系統,以免在一個通風柜工作而另一個不工作時產生倒流,引起室內污染。

排風系統有害物質的排放高度應符合國家規定。通常,若周圍50米內沒有高層建筑物時,排放高度應超過建筑物最高處至少2米以上。使用垂直排風管時,應設排水出口,將不用風機時流入風機殼底的雨水排除。排出的廢氣應向上垂直排放,以利稀釋擴散。實驗室進風口應設在建筑物的下風向。

為了避免污染大氣,在設計通風柜時,應根據化學操作的性質,加設空氣過濾器等空氣凈化裝置。過濾材料在使用時間之后,應適時更換。各種過濾材料的性質列于表11。設計時尚應采取適當的措施,保證使排出的污染空氣獲得有效的稀釋和分散,且不致重回實驗室內(如經由窗戶等)。風道系統應便于檢修和清洗,避免水平風道、直角彎頭或接頭,力求取得流線型氣流。

通常,長度不到2米的通風柜,風道直徑宜為22厘米,通風柜長度為2—2、67米時,可用30厘米直徑的風道。風道應由通風柜頂引出,通至排風機處,否則可能使操作口處氣流不勻。

風道材料應耐腐蝕,一般可用石棉水泥(內敷氯化橡膠)、聚氯乙烯、鍍鋅鐵皮(內涂環氧焦油)或不銹鋼,但需注意聚氯乙烯并不防火。

7、使用與保養

(1) 通風柜建成后,應作試驗。可在柜內點燃冒煙的蠟燭進行試驗,也可用氣流計測柜門操作口上、中、下三處的流速(全開,開啟一半,開啟1/3)。

(2) 操作有害物的裝置,應置于柜內離操作口15厘米以上處,以防逸出有害物。

(3) 柜內實驗裝置不得遮擋排風狹縫。

(4) 實驗完畢,應等待(通常3—5分鐘),方可關閉風機。

(5) 柜內經常保持整潔,密閉。風機、風管及附件應定期檢修、測定和調整,以保證通風效果。平時不得充作貯藏柜。在通風柜內堆放不必要的化學試劑、危毒氣體瓶或其它物品,不但會不必要地減少通風柜的有效操作面積,而且也可能會降低抽風速度,影響有害物質的排出。

 對于危毒試劑或貯氣瓶,應在實驗室的辟遠角隅另外構筑小型貯藏處分開貯放,并應配

 置單獨的抽風系統日夜工作(但抽風速度較小),以排出可能釋出的危毒氣體。

8、通風柜的加熱操作應在專用的通風柜內進行。由于蒸汽易與有機物發生激烈的反應,甚至產生強烈的爆炸,危險性很大,所以通風柜應滿足下列要求。

(1)通風柜的上部和風道系統的外露部分不得使用有機質材料覆蓋。柜內表面應全部采用聚氯乙烯、不銹鋼或壓制水泥板(外覆氯化橡膠或環氧漆面),做成流線型,以防聚凝污物。擋板可卸,便于更換。

(2)通風柜的窗門等處不得使用有機潤滑劑或有機密封劑。管道應無縫。不得使用氧化鉛甘油。避免使用鉚釘。

(3)加熱,不得使用煤氣、油類或乙醇為燃料。

(4)通風柜頂部及風道內積聚的蒸汽霧滴,應用專門的洗滌器具清洗。可在擋板后,管道內設不銹鋼或聚氯乙烯噴水器,要求能夠洗到全部表面,在柜后要開污水格承接淋洗下來的污水,也可在管道內沒承接槽與排水口,但應注意防濺。

(5)通風柜應設明顯的標志,以與—般通風柜相區別。

(三)密封操作箱與排氣罩

僅有小量危毒氣體(蒸汽、氣镕膠或固體微粒)釋出的操作,可在密封(或部分密封)操作箱(手套箱)中進行。操作箱常用有機玻璃制作,加工容易,可按需要向生產單位定購或定制。與通風柜相比,操作箱使用方便,便于搬動,且較經濟。操作箱釋出的有毒氣體,可用適當的試劑吸收,也可用抽氣方法加以排出。抽氣的速度通?？扇?5米/分線速度。

當操作設備體積較大,不便搬動,或由于工作需要,不能使用操作箱或通風柜時,為了排除釋出的危毒氣體(蒸汽、氣溶膠或固體微粒),可使用徘氣罩,安裝在工作臺的上方(傘形罩),側邊(側吸罩),或安裝在工作臺上方并加圍擋(格式罩)。

排氣罩應設計合理,符合安全要求:

(1)盡量靠近設備的有害物質散發源,以提高對有害物質的排除效率。

(2)符合有害物的散發分布情況。例如:對于實驗臺面可用側吸式,對于加熱槽可用傘形罩,而對于光譜儀則宜用箱式罩。

(3)應根據氣體有害程度的大小提供控制風速。

(4)應便于進行安全操作與維修。

在設計實驗室時,還應考慮設置供操作箱、排氣罩抽氣用的裝置。