湖南实（shí）验室建设集中供气问题研究（上）

气体（tǐ）是实验室常用的动力、燃料、原料或耗材，是实验室常用的物质，种类繁（fán）多、性质（zhì）复杂，是实验室常见（jiàn）的危险源，必须（xū）保（bǎo）管好（hǎo）和使用好。集中供气是实（shí）验室使用的重要（yào）供气方式，必须从源头抓起，笔者谈一下自己的体会。

01实验室常用气体的分类

一、根据用途分类

一是能源动力气体。在（zài）实验室中，部分气体用来提（tí）供能源，如天然气、煤气、液化气、氢气、乙炔等，有的提供动力，如压缩（suō）空气、氮气。

二是试验（yàn）用原材料。实验室常用部分气体（tǐ）作为试验用原材料，如化学反应实验使用的氯气、一氧化氮气体、氧（yǎng）气、氢气等。

三是实验仪器辅（fǔ）助用气。实（shí）验室中部分试验或（huò）仪器需要高纯保护气体（tǐ），如（rú）气相（xiàng）色谱、气质联用（yòng）、原子吸收、ICP等精密（mì）仪器使用（yòng）的高纯不燃气体（tǐ）（氮气、二氧化碳）、惰性气体（氦气、氩气）、易燃气体（氢气、乙炔）、助燃气体（氧气）等。

二、依据化学性质分类

一是有毒有害气体。具有极强毒（dú）性或腐蚀（shí）性（xìng），侵入人（rén）体能引起（qǐ）中毒、灼伤甚至（zhì）死亡，如氯气、氨气等。

二是易燃易爆气体。具（jù）有易燃烧性和化学爆炸危险性，如氢气、乙炔等，有的易燃易爆气体还具有一定（dìng）毒性（xìng）。

三是（shì）助燃气体。具有助燃（rán）能力，但自身不燃烧（shāo），此类气体的存在增大火灾的危险性（xìng），如氧气（qì）等。

四其（qí）他气体。不具备上述三种性质的气体，如惰性气（qì）体、二氧化碳等。

02集中供气方式及优势

实验室供气系统按其供应（yīng）方式可分为（wéi）分散供气与集中供气。

分散供气是将气瓶或气体发生器分别（bié）放在各用（yòng）气实验室内，主要应用于用气种类（lèi）少、用量少、气体不易发生爆炸起火、无毒无害的情况。使用易燃易爆有毒有（yǒu）害气体时，应当（dāng）配备防爆气（qì）瓶柜（guì），并具备报警功能与排风功能。

集中供气是将各实验室使用的各类气体钢瓶，集中放置在相对独立且安全满足要求的气瓶间内，各类气体从气瓶间以管道输送形式，按照不同实验室用气要求输送到每个实（shí）验室适合（hé）位置。

集中（zhōng）供气（qì）系统，从气瓶至仪器终端之间连接管线和附件，主要由气源（yuán）（一般（bān）为（wéi）气体钢瓶）、切换装置、管（guǎn）道系统、调压装置、用气点、气体泄（xiè）漏监测报警（jǐng）系统组成。对（duì）于一些易燃易（yì）爆气体，如（rú）氢气、乙炔等（děng），在（zài）设计和施工过程中需（xū）加入阻（zǔ）火器。

系（xì）统具有良好（hǎo）的（de）气密性、高（gāo）洁净度、耐用性和安全可靠性，能满足实验（yàn）仪器对各类气体不间断连续使用的要求，并且在使用过程中根据实验仪器工作条件对整体或局部气体压（yā）力、流量进行全量程调整以满足不同的实验（yàn）条件的要（yào）求（qiú）。

1、保安全。

集中供气可实现气源集中管理，远离实验室，空出更多的实验空间，瓶装气充装（zhuāng）压力大于或等于（yú）12MPa，集中供气管路气体（tǐ）压力为0.5MPa，系统压力降低，减少了气（qì）体泄漏、火灾等危险情况。同时集中供气系统减少了压缩机频繁启动产生的电（diàn）火花（huā）引（yǐn）起可燃气体泄漏造成爆炸的风（fēng）险。

2、纯度好

专用气瓶均配有冲洗阀，以排除（chú）每次更换气瓶（píng）时引入的杂质，确保了管路终（zhōng）端气体的纯度。

3、智能化。

当气（qì）压低于警报限值或气体泄漏时，报警装置可自动启动报警，有的可以自动切断气阀。

4、高效率。

通过供气控制系（xì）统，可充分使用钢瓶中的气体，减少（shǎo）残余余量，降低用气成本（běn）。

5、连续稳定。

气（qì）路控制系统可以手动或自动（dòng）方式在气瓶之间（jiān）进行切换，以保证气体的连续供给。系统采用两级减压（一（yī）级由供气控制系统调节，二级由使用点的控（kòng）制（zhì）阀调节）方（fāng）式供气,可得到非常稳定的压力。

6、操作简便。

所有气（qì）瓶均集中在（zài）同一（yī）位置，减少（shǎo）了搬运安装等操作。减（jiǎn）少换气频次，避免钢瓶周转、搬运（yùn）和更换的工时浪（làng）费，减轻了维护人员（yuán）的劳动强度，改善了工（gōng）作环境，便于更好（hǎo）的管理（lǐ）、维修和（hé）保（bǎo）养。

7、便于（yú）扩展。

通过集中管道供气，可在部分预期扩展点预留接（jiē）气口并（bìng）安装控制开（kāi）关或堵头。由（yóu）于（yú）所（suǒ）有仪器（qì）前端均装有送气控制开关，可（kě）以在不影响其他（tā）仪器正常工作的情况下，扩展新的用气端口。

03集中供气（qì）系统设计原则

1、安（ān）全。

实验室使用（yòng）的气体一般具有毒性、易燃易爆且一般以压缩气体的形式存放在气瓶内，一旦发生事故，将可能会造成严（yán）重的人身伤害。因此安全性设计是集中供气的主要设计。如防泄漏、防误操作设计、自动切断（duàn）设计等。

2、便捷。

实验室（shì）供气系统是一套（tào）长期使用的（de）设备，必然存在维护（hù）和保养的问题（tí），因此（cǐ）在系统设计中（zhōng）也应考虑维护的方便性。国内用户经常（cháng）改变测试过程，导致供气系统需要调整。根据实际情况，一个好的系统设计应该具有可扩展性和（hé）灵活性。

3、耐用。

许多实验室测试程序需（xū）要很长时间，一旦中断（duàn）需要从头开始，这需要供（gòng）气系统具有足够的连续性（xìng）和稳定性，同时确保测试过程不受气体的影响。

4、美观。

实验室环境应当符（fú）合大多数实验（yàn）室人员的（de）审美观，做到设计整体美观、布局合理、管路（lù）排列（liè）整齐，给人以享（xiǎng）受感。总体布局、管道布置、管道标识等，是判断系统（tǒng）好坏的标准之一。

5、规范。

为了确保实验室用气安全，出台了一系列制度、标准，在（zài）集中供气系统设计过程中（zhōng）一定要遵守。比如，《压力管道 工业管道》系列标准、JGJ91-93《科学实验室建筑设计规范》、GB50346-2011《生物安全实（shí）验室建筑技术规范》、GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》、《GB16912-1997氧气及相关（guān）气体安全技术（shù）规程》、GB/T33102—2016《纯（chún）甲烷和高纯甲烷》、《GB4962-1985氢气使用安全技术规程》、《劳锅字[1993]4号溶（róng）解乙炔气瓶安全盗察（chá）规程》、GB50236-1998《现场设备、工业管道焊接（jiē）工程及验（yàn）收（shōu）规范》、GB 50316-2000《工（gōng）业金属管道（dào）设计规范（2008年版》、GB/T29304-2012《爆炸危险场所防（fáng）爆安全导则》、GB50016-2014《建（jiàn）筑设（shè）计防火规范》（2018年版）等。

04集中供气设计与施工（gōng）

（一）气瓶间设计（jì）

当实验室需求的（de）气体种类大于3种，或需储存（cún）3瓶以上时，宜设置气瓶间。

1、气瓶间一般设置在整个建筑较为远离实验室或工作室等人员相对集中的区域；

2、禁止设置在地下或（huò）半地下室；含易燃易爆气体的耐火等级不应低于二级；

3、选（xuǎn）择建筑物（wù）的外侧作为泄压面，泄压面（miàn）应避开人员密集场所和主要交通（tōng）道路，采（cǎi）用轻质屋面板、轻质墙体和易于泄压的门、窗等。其他各面用（yòng）相对坚固（gù）的隔离墙；

4、应避免阳光直射，并（bìng）应避开放射性射线源，周边禁止明火或散发（fā）火花；

5、储（chǔ）存间应有良好的（de）通风、降温等设施，禁止地沟、暗道和（hé）底部通风孔；

6、承装易燃易爆气体的气（qì）瓶室内安（ān）装的电源插座、照明电器、设备配电等电气系统应满足防爆；

7、气瓶室内应将易燃与助燃气体分区（qū）储存，中间（jiān）为防爆墙体隔断；供气气瓶区、备（bèi）用气瓶（píng）区、空瓶区明显区分；

8、容易发生反应的气体尽量设计不同的气瓶间（jiān），如果有困难气（qì）瓶（píng）之间的（de）距离应当满（mǎn）足（zú）各（gè）气体具体要求；

9、存放可燃气体钢瓶的特气柜中应（yīng）设置自（zì）动灭火设施；

10、气（qì）瓶室应有换气次数不小于3次/h的通风，存放可燃气体时换气次（cì）数（shù）不应小于6次（cì）/h；有易燃易爆气体的气瓶间，应设置事（shì）故通风系统（tǒng），事故（gù）通（tōng）风量不小于12次/h；

11、客户其他合法合规及合理的（de）要求。