湖南實（shí）驗室建設集中供氣問題（tí）研究（上）

氣（qì）體是實驗室常用（yòng）的（de）動力、燃料、原料（liào）或耗材（cái），是實驗室常用（yòng）的物（wù）質，種類繁（fán）多、性質複雜，是實驗室常見的危（wēi）險源，必須保管好和使用好。集中供氣是實驗室使用的重要供氣方式，必須（xū）從源頭抓起，筆者談（tán）一下自己的體會。

01實驗室常用氣體的分類

一（yī）、根（gēn）據用途分類

一是能源動力氣體。在實驗室中，部分氣體用（yòng）來提供能源（yuán），如天然氣、煤氣、液化（huà）氣、氫氣、乙炔等，有的提供動力，如壓縮空氣、氮氣。

二是試驗用原材料。實驗室常用部分氣體作為試驗用原材料，如化學反（fǎn）應實（shí）驗使用的氯氣、一氧化氮氣體、氧氣、氫氣等。

三是實驗儀（yí）器輔（fǔ）助（zhù）用氣。實驗室中部分試驗或儀器需要高純保護氣體，如氣（qì）相色譜、氣質聯用、原子吸收、ICP等精密儀（yí）器使用的高純不燃氣體（tǐ）（氮氣、二氧化碳（tàn））、惰性氣體（氦氣（qì）、氬氣）、易燃氣體（氫氣、乙炔）、助燃氣體（氧氣）等。

二、依據化學性質分類

一是有毒有害氣體。具（jù）有極強毒性或腐蝕性，侵（qīn）入人體能引起中毒（dú）、灼傷（shāng）甚至死（sǐ）亡，如氯氣、氨氣等。

二是易燃易爆氣體。具有易燃燒性（xìng）和化學爆炸危（wēi）險性，如氫氣、乙炔（quē）等，有的易燃易爆氣體還具有（yǒu）一定毒性。

三是助燃氣體。具有助燃能力，但自身不燃燒，此（cǐ）類氣體的存在（zài）增（zēng）大火災的危險性（xìng），如氧氣等。

四其（qí）他（tā）氣體。不具備上述三種性質（zhì）的氣體，如惰（duò）性氣體、二氧化（huà）碳等。

02集中供氣方（fāng）式及優勢

實驗室（shì）供氣係統按其供應方式可分為分散供氣（qì）與集中供氣。

分散供氣是將氣瓶或（huò）氣體發生器分別放在各用氣實驗室內，主要應用於用氣種類少、用量少、氣體不易發生爆炸起火、無毒（dú）無害的情況。使用易燃易爆有毒有害氣體時，應當配備防爆氣瓶櫃，並具備報警功能與排風功能。

集中供氣是將各實驗室使用的各類氣體鋼瓶，集中放置在相對獨（dú）立（lì）且安全滿足要求的氣（qì）瓶間內，各類氣體從氣瓶（píng）間以管道輸送形式，按照（zhào）不同實驗室用氣要（yào）求輸送到每個實驗室適合位置。

集中供氣係統，從氣瓶至儀器終端之間連接管（guǎn）線和附件，主要由氣源（yuán）（一般為氣體鋼瓶）、切換裝置、管（guǎn）道係統、調壓裝置、用（yòng）氣點、氣體泄漏（lòu）監（jiān）測報警係統組成。對於一些（xiē）易燃易爆氣體，如氫氣、乙炔等，在設計（jì）和（hé）施工過程中需加入阻（zǔ）火器。

係統具有良好的氣密性、高潔淨度、耐用性和（hé）安全可靠性，能滿足實驗（yàn）儀（yí）器對各類氣體不間斷連續使用的（de）要求，並且在使用過程中根據實驗儀器工（gōng）作條件對整體或局（jú）部氣體壓（yā）力、流量進行全量程調整以滿足不（bú）同（tóng）的實驗條件的要求。

1、保安全。

集中供氣可實現氣源集中管理，遠離實驗室，空（kōng）出更多的實驗空（kōng）間，瓶裝氣充裝壓力大於或等於12MPa，集中供氣管路氣體壓力為0.5MPa，係統（tǒng）壓（yā）力降低，減少了氣體泄漏、火災等危險情況。同時集中供氣係（xì）統減少了壓縮機頻繁啟動（dòng）產生的電火花引起可燃氣體泄漏造成爆炸的風險。

2、純度好

專（zhuān）用（yòng）氣瓶均配有衝洗閥，以排除每次更換（huàn）氣瓶時引入的雜質（zhì），確保了管（guǎn）路終端氣體的純度。

3、智能化（huà）。

當氣壓低於（yú）警報限值或氣體泄漏時，報警裝置可自動啟動報警，有的可以自動切斷氣閥。

4、高效率。

通過（guò）供（gòng）氣控製係統，可充分使用鋼（gāng）瓶中的氣體，減少殘（cán）餘餘量，降低用氣成本。

5、連續穩定。

氣路控（kòng）製係統可（kě）以手（shǒu）動或自動方式在（zài）氣（qì）瓶之間進行（háng）切換，以保證氣體的（de）連續供給（gěi）。係統采用兩級減壓（一級由供氣控製係（xì）統調節，二級由使用點的（de）控製閥調節）方式供氣,可得到非常穩定的壓力。

6、操作簡便。

所有氣瓶均集中在同一（yī）位置，減少了搬運安裝等操作（zuò）。減少（shǎo）換氣頻次，避免鋼瓶周轉、搬運和更換（huàn）的工時浪費，減（jiǎn）輕了維（wéi）護（hù）人（rén）員（yuán）的勞動強度，改善了工作環境，便（biàn）於更（gèng）好的管理、維修和（hé）保養。

7、便於擴展。

通（tōng）過集中管道供氣，可在部分預期擴展點預留接氣口並安裝控（kòng）製開關或堵（dǔ）頭。由於所（suǒ）有儀器前端均裝有送氣控製開關，可以在不影響其（qí）他儀（yí）器正常工作的情況下，擴展新的用氣端口。

03集中供氣係統設計原（yuán）則

1、安全。

實驗室使用（yòng）的氣體一般具有毒性、易燃（rán）易爆且（qiě）一般以（yǐ）壓縮氣體的（de）形式存放在氣瓶內（nèi），一旦發生事故，將（jiāng）可能（néng）會造成嚴重的人身傷害。因此安全性設計是集中供（gòng）氣（qì）的主要（yào）設（shè）計。如防（fáng）泄漏、防誤操作設計、自動切（qiē）斷設計（jì）等（děng）。

2、便捷。

實（shí）驗室供氣係統是一套長期使用的設備，必然存在維護和（hé）保養的問題，因此在係統設（shè）計（jì）中也應考慮維護的（de）方便性。國內用戶經常改變測試（shì）過（guò）程，導致（zhì）供氣係統需要調整。根據實際情況，一個好的係統設計應該具有（yǒu）可擴展性和靈活性。

3、耐（nài）用。

許多實驗室測試程序（xù）需要很長時間，一旦中斷需要從頭開始，這需（xū）要供氣（qì）係統具有足夠的連續性和（hé）穩定性，同時確保測（cè）試過程不受氣體的（de）影響。

4、美觀。

實驗室環境應當符（fú）合大多數實驗室人員（yuán）的審美觀（guān），做到設計整（zhěng）體美觀、布局合理、管路排列整齊，給人以享受感（gǎn）。總體布局、管道布置、管道標識等，是判斷係統好壞的標準之一。

5、規範。

為了確保實驗（yàn）室用（yòng）氣安全，出台了（le）一係列（liè）製度、標（biāo）準，在集中供氣係統設計過程中一定要遵守。比如，《壓（yā）力管道 工（gōng）業管（guǎn）道》係（xì）列標準（zhǔn）、JGJ91-93《科學實驗室建築設計規範》、GB50346-2011《生物安全實驗室（shì）建築技術規範》、GB50116-2013《火災自動報警係統設計規（guī）範》、《GB16912-1997氧氣及相關氣體安全技術規程》、GB/T33102—2016《純甲烷和高純甲烷》、《GB4962-1985氫氣使用安全技術規程》、《勞鍋字[1993]4號溶解乙炔氣瓶安全盜（dào）察規程》、GB50236-1998《現場設（shè）備、工業管道焊接工程（chéng）及驗收規範》、GB 50316-2000《工（gōng）業金屬管道設計規範（2008年版》、GB/T29304-2012《爆炸危（wēi）險場所防爆安全導則》、GB50016-2014《建築（zhù）設計防火規範》（2018年版）等。

04集中供氣設計與施（shī）工

（一（yī））氣瓶間設計

當實驗室（shì）需求的氣體種類大於3種，或需儲存3瓶以上時，宜（yí）設置氣瓶間。

1、氣瓶間一般設置在整個建築較（jiào）為遠離實驗室或工作（zuò）室等人員相對集（jí）中（zhōng）的區域；

2、禁止設置在地下或半地下室；含（hán）易燃易爆氣（qì）體的（de）耐火等級不應（yīng）低（dī）於二級；

3、選擇建（jiàn）築物的外側作為泄壓麵（miàn），泄（xiè）壓麵應（yīng）避開人員密集場（chǎng）所和主要交通道路（lù），采用輕質屋（wū）麵板、輕質牆體和易於泄壓的（de）門、窗等。其（qí）他各麵用（yòng）相對堅固的隔離牆；

4、應避免陽光（guāng）直射，並應避開放射性射線源，周邊禁止明火或散發（fā）火花；

5、儲存間應有良（liáng）好的通風、降溫（wēn）等設施，禁止地溝（gōu）、暗道和底部通風孔；

6、承裝易燃易爆氣體的氣瓶室內安裝（zhuāng）的電源插（chā）座、照明電器、設備配電等電氣係統應滿足防爆；

7、氣瓶室內應將易燃與助燃（rán）氣體分區儲存，中間為防爆（bào）牆體（tǐ）隔斷；供氣氣瓶區、備用氣瓶區、空瓶區（qū）明顯區分；

8、容易發生反應的氣體盡量設計不同的氣瓶間，如（rú）果有困難氣瓶之間的距離應當滿足各（gè）氣體具體要求；

9、存放可燃氣（qì）體鋼瓶的特氣櫃中應設置自動滅火（huǒ）設施；

10、氣瓶室應有換氣（qì）次數不小於3次/h的通風，存放可燃氣體時換氣次數不應小於6次/h；有易燃易爆氣體的氣（qì）瓶間，應設置事故通（tōng）風係統，事故通風量不小於12次（cì）/h；

11、客戶（hù）其他（tā）合法合規及合理的要求。