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、原料或耗（hào）材，是實驗室常用的物質，種類繁（fán）多、性質複雜，是實驗室常見的危險源，必須保管好和使用好。集中（zhōng）供氣是實驗室使用的重要供氣方式（shì），必須從源頭抓起，筆者談一（yī）下自己的體會。

01實驗（yàn）室常用氣體的分類

一、根據（jù）用途分類

一是能源（yuán）動力氣體。在（zài）實驗室中，部分氣體用（yòng）來提供能源，如天（tiān）然氣、煤（méi）氣（qì）、液化氣、氫氣（qì）、乙炔等，有的（de）提供動力，如壓縮空氣、氮氣。

二是試驗用原材（cái）料。實驗（yàn）室常用部分氣體作為試驗用原材料，如化學反應實驗使用的氯氣、一（yī）氧化氮氣體、氧氣、氫氣等。

三是實驗儀器輔助用氣。實驗（yàn）室中部（bù）分試驗或儀器需要高（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（氮氣、二氧化碳）、惰性氣體（氦氣、氬氣）、易燃（rán）氣體（氫氣、乙炔（quē））、助燃氣體（氧氣）等。

二、依據化學性質（zhì）分類

一是有毒有害氣體。具有極強毒性或腐蝕性（xìng），侵入人體能引起中毒、灼傷甚至死亡（wáng），如氯氣、氨氣等。

二是易燃易爆氣（qì）體。具有易燃燒性和化學爆炸（zhà）危險性，如氫氣、乙炔等，有（yǒu）的易燃易爆氣體還（hái）具有一定毒性。

三是助燃氣體。具有助燃能力，但（dàn）自身（shēn）不燃燒，此類氣體的存在增大火災（zāi）的危（wēi）險性，如（rú）氧氣等。

四其他氣（qì）體。不具備上述三種性質的氣體，如惰性氣體、二氧化碳等。

02集中供氣方式及優勢（shì）

實驗室供氣係統按其供應（yīng）方式（shì）可分為分散供氣與集中供氣。

分散供氣是將氣瓶或氣體發生器分別放在各用氣實驗室內，主要應用（yòng）於用氣種類少、用量少、氣體不易發生爆炸起火、無毒無（wú）害的（de）情況。使（shǐ）用易（yì）燃易爆有毒有害氣體時，應當配備防（fáng）爆氣瓶（píng）櫃，並（bìng）具備報警功能與排風功能。

集中（zhōng）供（gòng）氣是將各實（shí）驗室使用的各類氣體鋼瓶，集中放置在相對獨立且安全滿足要求的氣瓶間內，各（gè）類氣體從氣（qì）瓶間以（yǐ）管道輸送形（xíng）式，按照不同實（shí）驗室用氣要求輸送到每個（gè）實驗室適合位置（zhì）。

集中供氣係（xì）統，從氣瓶至儀器終端（duān）之間連接（jiē）管線和（hé）附件，主要由氣源（一般為氣體鋼瓶）、切換裝置、管道係（xì）統（tǒng）、調壓裝置、用氣點、氣體泄漏監測報警係統組成。對於一些易燃易爆氣體，如氫氣（qì）、乙炔等，在（zài）設計和施工過（guò）程中（zhōng）需加入阻火器。

係統具有良好的氣密性、高潔淨（jìng）度、耐用性和安全可靠性，能滿足實驗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（qì）工作（zuò）條件對整體或局部氣體壓力、流量進行（háng）全量程調整以滿足不同的實驗條件的（de）要求。

1、保安全。

集中供氣可實現（xiàn）氣（qì）源集中管理，遠離實驗室，空出更多的實驗（yàn）空（kōng）間，瓶裝氣充裝（zhuāng）壓力大於或等於12MPa，集中供氣管路氣體壓力為0.5MPa，係統壓力降低，減少了氣體泄漏、火災等（děng）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的電火花引起可燃氣體泄漏造（zào）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（qì）瓶時引入的雜質，確保了管路終（zhōng）端氣體的純度。

3、智能化。

當氣壓低於警報限（xiàn）值或氣（qì）體泄（xiè）漏時，報警裝置可自（zì）動啟動報警（jǐng），有的可以自動切斷氣閥。

4、高效率。

通過（guò）供氣控製（zhì）係統，可充分使用鋼瓶中的（de）氣體，減少殘餘餘量，降低（dī）用氣成本。

5、連續（xù）穩定。

氣路控製係統可以手動或自動方式在氣瓶之間進行切換，以保證氣體（tǐ）的連續供給（gěi）。係統采用兩級減壓（一（yī）級由供氣控製係統調節，二級由（yóu）使用點的控製閥調節）方式供氣,可得到非常穩定的壓力。

6、操作簡（jiǎn）便。

所（suǒ）有氣瓶均集中在同（tóng）一位置，減（jiǎn）少了搬運安（ān）裝等操作。減少換氣頻次，避（bì）免鋼瓶周轉、搬運和更換的（de）工時（shí）浪費，減輕了維護人員的勞動強度，改善（shàn）了工作環境，便於更好的管理、維修和保養。

7、便於擴展。

通過集（jí）中（zhōng）管道供氣，可在部分預期擴展點預留接氣口並安（ān）裝控（kòng）製開關或堵頭（tóu）。由於所有儀器前端（duān）均裝有送氣控製開關，可（kě）以在不影響其他儀器正常工作的情況下，擴展新的用氣（qì）端口。

03集中供氣係（xì）統設計原則

1、安全。

實驗室使用的氣體一般具有毒性、易燃易爆且一（yī）般以壓（yā）縮氣體的形式存（cún）放在氣瓶內，一旦發生事故，將（jiāng）可能會造成嚴（yán）重的人（rén）身傷害。因此安全性設計是集中供氣的主要設計。如（rú）防泄漏（lòu）、防誤操作設計（jì）、自動切斷設計等。

2、便捷。

實驗室供氣（qì）係統是一套長（zhǎng）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（guó）內用戶經常改變測試過程，導致供氣係（xì）統需要調整。根據實際情況，一個（gè）好的係統設計（jì）應該具有可擴展性（xìng）和靈活性。

3、耐用。

許多實驗（yàn）室測試程序需要很長時間，一旦中斷需要（yào）從頭開始，這需要供氣係統具有足夠（gòu）的連續性和穩定性，同時確保測試過程不受氣體的（de）影響。

4、美觀。

實驗室（shì）環境應當符合大多數實驗室人員的審美觀，做到（dào）設計整體美觀、布局（jú）合理、管路排列整齊，給人以享受感。總（zǒng）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（wéi）了確保實驗（yàn）室用（yòng）氣安全，出台了一係列製度、標準，在集中供（gòng）氣（qì）係統設計過程中一定要遵守。比如，《壓力管（guǎn）道 工業管道》係列標準、JGJ91-93《科學實驗室建築設計規範》、GB50346-2011《生（shēng）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》、《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（qì）使用安全技（jì）術規程》、《勞鍋字[1993]4號溶解乙炔氣瓶安全盜察規程》、GB50236-1998《現場設備（bèi）、工業管道焊接工程及驗收規（guī）範》、GB 50316-2000《工業金屬管道設計規範（2008年版》、GB/T29304-2012《爆炸危險場所防爆安全導則》、GB50016-2014《建築設計防火規（guī）範》（2018年版）等。

04集中供氣（qì）設計與施工

（一）氣瓶間設計（jì）

當實驗室需求的氣體種類大（dà）於3種，或需儲存3瓶以上時，宜設置氣瓶間。

1、氣瓶間一般（bān）設置在整個建築較為（wéi）遠離實驗室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；含易燃易爆氣體的耐火等級不應低（dī）於二級；

3、選擇建築物的外側作為泄壓（yā）麵，泄壓麵應避開人員密集場所和主要交通道路，采用（yòng）輕質屋麵板（bǎn）、輕質牆體和易於泄壓的（de）門、窗等。其他各麵用相對堅固的（de）隔離（lí）牆；

4、應避免陽光直射，並應（yīng）避（bì）開放射性射（shè）線源（yuán），周邊禁止明火或散發火花；

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

6、承（chéng）裝易燃易爆氣體的氣瓶室內安裝的電源插座、照明電器、設備配電等電氣係統（tǒng）應滿（mǎn）足防爆；

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

8、容易發生反應的氣體盡量設計不同的氣瓶間，如果有困難氣瓶之間的距離應當滿足（zú）各氣體（tǐ）具（jù）體要（yào）求；

9、存放可燃氣體鋼瓶的特氣櫃中應設置自（zì）動滅火設（shè）施；

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

11、客戶其他合法合規及合（hé）理的要求。