湖南（nán）实验（yàn）室建设集中供气问题研究（上）

气体是实验室常用（yòng）的动（dòng）力（lì）、燃料、原料或耗材，是实验室常用的物质，种类繁多、性质复杂，是实验室常见的危险源，必须保管好和使用好（hǎo）。集中供气是实验（yàn）室使（shǐ）用的重要供气方式，必须从源头抓起，笔者谈（tán）一下自己的体会。

01实验室常用气（qì）体的分类

一、根据用途分类（lèi）

一是能源动力气体。在实（shí）验室中，部分气体用来提供（gòng）能源，如天然气、煤气、液化气、氢气、乙炔等，有的提供动力，如压缩空气、氮气。

二是试验用原材料。实验室常用部分气体作为试（shì）验用原材料，如化学反应实验使用的氯气、一氧化（huà）氮气体、氧气、氢气等。

三是实验仪器辅助用气。实（shí）验室中部（bù）分试验或仪器需要高纯保护气体（tǐ），如气相（xiàng）色（sè）谱（pǔ）、气质（zhì）联用、原子吸（xī）收、ICP等精密仪器使用的（de）高纯不燃气体（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（jù）化（huà）学（xué）性质分类（lèi）

一（yī）是有毒有害气体。具（jù）有极强毒性或腐蚀性，侵入人体能引起中毒、灼伤甚（shèn）至死亡，如氯气、氨气等。

二是（shì）易燃易爆气体。具有易（yì）燃（rán）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毒性。

三是助燃气体。具有助燃能力，但自身（shēn）不燃烧（shāo），此类气体的存在增大火灾的危险性（xìng），如氧气等。

四其他气体。不具备上述三种性质的气体（tǐ），如惰性气体、二氧化碳等。

02集中供气方式（shì）及优（yōu）势

实（shí）验（yàn）室供气系统按其供应方式可分为（wéi）分散供气与集中供气。

分散供气是将气（qì）瓶或气体发（fā）生（shēng）器分别放在各用气实验室内，主要应用于用气种类少、用量少、气体不易（yì）发生爆炸起火、无（wú）毒无害的情况。使用易燃易爆有毒（dú）有（yǒu）害气体时，应当配备防爆气（qì）瓶（píng）柜，并具备报警功能与排风功能。

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

集中供气系统，从气瓶至仪器终端之间连接管线和附件，主要由气源（一般为气体钢瓶）、切换装置、管道系统（tǒng）、调（diào）压装置、用气点、气体泄（xiè）漏监测报警系（xì）统组成。对于一些易燃易爆气体，如氢气、乙炔等，在（zài）设计和施（shī）工过程中需加入阻火器。

系统具有良好的气密（mì）性、高洁净度、耐用性和安全可靠性，能满足实验仪（yí）器对各类气体不间断连（lián）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（huò）局部气体压力、流量进行全量程调整以（yǐ）满足不同的实（shí）验条件的要求。

1、保安全（quán）。

集中供气可实现气（qì）源集中管理，远离（lí）实验室，空出更多的实验空间，瓶装气充装压力大于（yú）或等于12MPa，集中供气管路气体压力为0.5MPa，系统压力降低（dī），减少了气体泄漏、火灾等（děng）危险情况。同时集中供气系统（tǒng）减少了压缩机频繁启动产生的电火花引起可燃气体泄漏造成爆炸的风险。

2、纯度好

专用气瓶均配（pèi）有冲洗阀，以排除每次更换气瓶时（shí）引（yǐn）入的杂质，确（què）保了（le）管路终端气体的纯度。

3、智能化。

当气压低于警报限值（zhí）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（lǜ）。

通过供气控制系（xì）统，可充分使用钢瓶中的气体，减少残（cán）余余量，降低用气成（chéng）本。

5、连续稳定。

气路控制系统可以手动或自动方式在气瓶之间进（jìn）行切换，以保证气（qì）体的连续供给（gěi）。系统采用两级减压（一级由供气控制系统调节，二级由使用点的控制阀调节）方式供气,可（kě）得到非常稳定的压力。

6、操作简便。

所有气瓶均集中在同（tóng）一位（wèi）置，减少了搬运（yùn）安装（zhuāng）等操作（zuò）。减少换（huàn）气频次（cì），避免（miǎn）钢瓶周转、搬运（yùn）和更换的工时（shí）浪费，减轻了维护人员的劳动（dòng）强度（dù），改善了工（gōng）作环境，便于更好（hǎo）的管理、维（wéi）修和保养。

7、便于扩展。

通过集中管道供（gòng）气，可在部分预期扩展点（diǎn）预留接气口（kǒu）并安装控制开关或堵头。由于所有仪器前（qián）端均装有送气控制（zhì）开（kāi）关，可以在不影响其他仪器（qì）正常工作的情况下（xià），扩展新的（de）用气端口。

03集中（zhōng）供气（qì）系统设计（jì）原则

1、安全。

实验室使用的气体一般具有毒性、易燃易爆且一般以（yǐ）压缩气体的形式存放在气瓶内，一旦发生事（shì）故（gù），将可能会造成（chéng）严重的人身伤害。因此安全（quán）性设计是集（jí）中供气的主要设计。如防泄漏、防（fáng）误操作设计、自动切断设计等。

2、便捷。

实验室供气系（xì）统是一（yī）套长期使用的设备，必然存在维护（hù）和保养的（de）问题，因此在系统设（shè）计中也应考虑维护的方便性。国内用户经常改变测试过程，导致供气系统需要调整（zhěng）。根据实际（jì）情况，一个好的系统设计（jì）应该具有可扩展性和灵活性。

3、耐用。

许（xǔ）多（duō）实（shí）验室测试（shì）程序需要很长时间，一旦中断需要从头开始，这需要（yào）供气系统具有足够的（de）连续性和稳定性，同时确保测试（shì）过程不受气（qì）体的（de）影响。

4、美观。

实验室环境应当符合（hé）大多数实验室（shì）人员的（de）审美观，做到设计整体美观、布局合（hé）理（lǐ）、管路排列整齐，给人以享受（shòu）感。总体布局、管道布置、管道标识等，是判断系统好坏的标准之一。

5、规范。

为了确保实（shí）验室用气安全，出台了一系列制（zhì）度、标准（zhǔn），在集中供气系统设计过程（chéng）中一定（dìng）要遵守。比如，《压力管道 工业管道》系列（liè）标（biāo）准、JGJ91-93《科学实验室建（jiàn）筑设计（jì）规范》、GB50346-2011《生物安全实验室建筑技术规范（fàn）》、GB50116-2013《火灾自动报警系统（tǒng）设（shè）计规（guī）范》、《GB16912-1997氧气及相关气体安全（quán）技术规程》、GB/T33102—2016《纯甲烷和高纯甲烷（wán）》、《GB4962-1985氢气使用安全技术规程》、《劳锅字（zì）[1993]4号溶解乙炔气瓶安全盗察规程》、GB50236-1998《现场设备（bèi）、工业管道焊接工程及（jí）验收规范》、GB 50316-2000《工业金属管道（dào）设计规范（2008年版（bǎn）》、GB/T29304-2012《爆炸危险场所防爆安全导则》、GB50016-2014《建筑设计（jì）防火规范》（2018年版）等（děng）。

04集中（zhōng）供气设计与施工

（一）气瓶间设计

当实验室需求的气体种类大于3种（zhǒng），或需储存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（lí）实验室或工作室等人员相对集中的区域；

2、禁止设置在地下或半地下室；含易燃易爆气体的耐火等（děng）级（jí）不应低（dī）于（yú）二级；

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

4、应避免阳光直射，并应避开放射性（xìng）射线源，周边禁（jìn）止明火或散发火花；

5、储存间应有良好的通风、降温等设施，禁止地沟、暗道和底（dǐ）部通风孔；

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

7、气瓶室内应（yīng）将易燃与助燃气体分区储存，中间（jiān）为防爆（bào）墙（qiáng）体隔断；供气气瓶（píng）区、备用气瓶区、空瓶区明显区分；

8、容易发生反应（yīng）的气体尽量设计（jì）不同的（de）气瓶间，如果有困难（nán）气瓶之间的距离应当满足各气体具体要求；

9、存放可燃气体钢瓶的特气柜中应设置（zhì）自动灭火设施；

10、气瓶（píng）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数（shù）不应小于6次/h；有易燃易爆气体的气瓶间，应设置（zhì）事故通风系统，事故通风量不小于12次/h；

11、客户其他合法合规及合理的要求。