湖南實驗室建設集中供氣問題研究（上）

氣體是實驗室常用的動力、燃料、原料（liào）或耗材，是實驗室常用的物質，種類繁多（duō）、性質複雜，是實驗室常見的危險源，必須（xū）保（bǎo）管好和（hé）使用好。集中供（gòng）氣是實驗室使用的重要供氣方式，必須從源頭（tóu）抓起，筆者談一下自（zì）己的體會。

01實驗室常用氣體的分類

一、根據用途分類

一是（shì）能源動力氣體。在實驗室中（zhōng），部分氣體用（yòng）來提供能源，如（rú）天然氣、煤氣、液化氣、氫氣、乙炔等，有的提（tí）供動力（lì），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（cái）料，如化學反應實（shí）驗使用的（de）氯氣、一氧化氮氣體、氧氣、氫（qīng）氣等。

三是實（shí）驗儀器輔助用氣。實驗室中部分試驗或儀（yí）器需（xū）要高（gāo）純保護氣體，如氣相色譜、氣質聯用、原子吸收、ICP等精密儀器使用的高純不燃氣體（氮（dàn）氣、二氧化碳）、惰性氣（qì）體（氦氣、氬氣）、易（yì）燃氣體（tǐ）（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。具有極強毒性或腐蝕性，侵入（rù）人體能引起中毒（dú）、灼傷甚至死亡，如氯氣、氨（ān）氣等。

二是易燃易爆氣（qì）體。具有易（yì）燃燒性和化學爆炸危險性，如氫氣、乙炔等，有的易燃易爆（bào）氣體還具有一定毒性。

三是助燃氣體。具（jù）有助燃能力，但自身不燃燒，此類氣體的存在增大火災的危險性，如氧氣（qì）等。

四其他氣體。不具備上述三（sān）種性質的氣（qì）體，如惰性氣體、二氧化碳等。

02集（jí）中（zhōng）供氣方（fāng）式及優勢

實驗室供氣係統按其供應方式可分為分散供氣與集中供氣。

分散（sàn）供氣是將氣瓶或氣（qì）體發生（shēng）器分別放在各用氣實驗室內，主要應用於用氣（qì）種類少、用（yòng）量少、氣體不易發生爆（bào）炸（zhà）起火、無（wú）毒無害的情況。使用易燃易爆（bào）有毒有害氣體時，應當配備防爆氣瓶櫃，並（bìng）具備（bèi）報（bào）警功能與排風功能。

集中供氣是（shì）將各實驗室使（shǐ）用的各類氣體鋼（gāng）瓶，集中放置在相（xiàng）對（duì）獨立（lì）且安全滿足（zú）要求的氣瓶間內，各類（lèi）氣（qì）體從（cóng）氣（qì）瓶間以管道輸送形式（shì），按照不同實驗室用氣要求輸送到每（měi）個實驗室適（shì）合位置。

集中供氣係統，從氣瓶至儀器終端之間連接管線和附件，主要由氣源（yuán）（一般為氣體鋼瓶）、切換裝（zhuāng）置、管道係統（tǒng）、調壓裝置、用氣點、氣（qì）體泄漏監測報警係統組成。對於（yú）一些易燃易爆氣體，如氫氣、乙炔等，在設計和施工過程中需加入阻火器。

係統具有良好的氣（qì）密性（xìng）、高潔淨度、耐用性和安全可（kě）靠性，能（néng）滿足實驗（yàn）儀器對各類氣體不間斷連續使用的要求，並且在使用過程中根據實驗儀器工作條件對整體或局部（bù）氣體壓力、流（liú）量進行全量程調整以滿足不同的實驗條件的要求。

1、保安全。

集中供氣（qì）可實現氣源集中管理，遠離實驗室，空出更多（duō）的實驗空間，瓶裝（zhuāng）氣（qì）充裝壓力大於或等於12MPa，集中供氣管路氣體壓力為0.5MPa，係統壓（yā）力降低，減少了氣體泄漏、火災等危險（xiǎn）情況。同時集中供氣係統減少了壓縮機頻繁啟動產生（shēng）的電火花引起可燃氣體泄漏造成爆炸的風險。

2、純度好

專用氣瓶均配有衝洗閥，以排除每次更換氣瓶時引入的雜質，確保了管路終（zhōng）端氣體的純度。

3、智能化。

當氣壓（yā）低於警報（bào）限值或氣體泄漏（lòu）時，報警裝置可自（zì）動啟動報警，有的可以自動切斷氣閥。

4、高效率。

通過供氣（qì）控製係（xì）統，可充分使用鋼瓶中的（de）氣體，減少殘（cán）餘餘量，降低用氣成本。

5、連續穩定。

氣（qì）路控製係（xì）統可以手動或自動方式在氣（qì）瓶之間進行切換，以保證氣體的連續供給。係統采用兩級減壓（一級由供氣控製（zhì）係（xì）統（tǒng）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（lì）。

6、操作簡便。

所有氣瓶均集中在同一位置（zhì），減少了搬運安裝等操作。減少換氣頻次，避免鋼瓶周（zhōu）轉、搬運和更換的工時浪費（fèi），減輕了維（wéi）護人（rén）員的勞動強度，改（gǎi）善了工作環境，便於更好的管理（lǐ）、維修和保養。

7、便於擴展。

通（tōng）過集中管（guǎn）道供氣，可在部分（fèn）預期擴（kuò）展（zhǎn）點預留接氣口並安裝控製開關或堵頭。由於所有儀器前端均裝有送氣控製開關，可以在不影響其他儀器正常工作的情況下，擴（kuò）展新的用氣端口。

03集中供氣係統設計原則

1、安全（quán）。

實驗室使用的氣體（tǐ）一般具有毒性、易燃易爆（bào）且一般以壓縮（suō）氣體的形式存放在（zài）氣瓶內，一旦發生事故，將可能會造（zào）成嚴重的人身傷害。因此安全性設計是集中供氣的主要設計。如防泄漏、防誤操作設計、自動切斷設計等。

2、便捷。

實驗室供（gòng）氣（qì）係統是一套長期使用的設備，必然存在維護和保養的問題，因此在係統設計中也應考慮維護的方便性。國內用戶經常改變測試過程，導致供氣（qì）係（xì）統需要調整。根據實際情況，一個好的（de）係統設計應該（gāi）具有可擴展性（xìng）和靈活性。

3、耐用。

許（xǔ）多實驗室測試程序需要很長時間，一旦中斷需要從頭（tóu）開始（shǐ），這需要供氣係統具（jù）有足（zú）夠的連續（xù）性和穩定性，同時確保測試過程不（bú）受氣體的影響。

4、美觀。

實驗室環境應當符合大多數實驗室人員的審美觀，做（zuò）到設計整體美觀（guān）、布局合理、管路排列整齊（qí），給人以享受感。總體布（bù）局、管（guǎn）道布置（zhì）、管道標（biāo）識（shí）等，是判（pàn）斷係統（tǒng）好壞的標準之一。

5、規範。

為（wéi）了確保實驗室用氣安全（quán），出（chū）台了一係列製度、標（biāo）準，在集中（zhōng）供氣係統設計過程中一定要遵守。比如，《壓力管（guǎn）道 工業管道》係列（liè）標準、JGJ91-93《科學（xué）實驗室建築設計規範》、GB50346-2011《生物安全實驗室建築技術規範》、GB50116-2013《火災自動報警係統設計規範（fàn）》、《GB16912-1997氧（yǎng）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（guī）程》、《勞鍋字[1993]4號溶解乙炔氣瓶安（ān）全盜察規（guī）程》、GB50236-1998《現場設備、工業管道焊接工程及驗收規範（fàn）》、GB 50316-2000《工業金屬管道設計規範（2008年版（bǎn）》、GB/T29304-2012《爆炸危險場所防爆安（ān）全導則》、GB50016-2014《建築設計防（fáng）火規範》（2018年（nián）版）等。

04集中供氣設計與施工

（一（yī））氣（qì）瓶間設計

當實驗（yàn）室需求的氣體種類大於（yú）3種（zhǒng），或需儲存3瓶以上時，宜設（shè）置氣瓶間（jiān）。

1、氣瓶間一般設置在整個建築較為遠（yuǎn）離實驗（yàn）室（shì）或工作室等人員相對集中的區域；

2、禁止設置在地下或半地下室；含易燃易爆氣（qì）體的耐火等級不應低於二級；

3、選擇建築物的外（wài）側作為泄壓麵，泄壓麵應避開人員密集（jí）場所和主要交通道路，采用輕質屋（wū）麵板、輕質牆體和易於泄壓的門、窗等。其他各麵用相對堅固（gù）的隔離牆；

4、應避免陽光直射，並應（yīng）避開放射性（xìng）射線源，周邊禁（jìn）止明火或散發（fā）火花；

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

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

7、氣瓶（píng）室內應將易燃與助燃氣體分區儲存，中間為防爆牆體隔斷；供氣氣瓶區、備（bèi）用氣瓶區、空瓶區明顯區分；

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

9、存（cún）放可燃氣體鋼瓶的特（tè）氣櫃中應設置自動滅火設施（shī）；

10、氣瓶室（shì）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瓶間，應設置事故通風係統，事故（gù）通風量不小於12次/h；

11、客戶其他合法合規及合理的要求。