湖南實驗室（shì）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（huò）耗材（cái），是實驗室常用的物質，種（zhǒng）類繁多、性（xìng）質複雜，是實驗室常見的危險源，必須保管好和使用（yòng）好。集中供氣是實驗室使用的重要供氣方式，必須從源頭抓起，筆者（zhě）談一（yī）下自己的（de）體會。

01實（shí）驗室（shì）常用氣（qì）體（tǐ）的分類

一、根據（jù）用途分類

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

二是試驗用原（yuán）材料。實驗室常用部分氣體作為試驗用（yòng）原材料，如化學反應實驗使用的氯氣、一（yī）氧（yǎng）化氮氣體、氧氣、氫（qīng）氣等。

三是（shì）實驗儀器輔助用氣。實驗室（shì）中部分試驗或儀器需要高純保護氣體，如氣相色譜、氣質聯（lián）用、原子吸收、ICP等精密儀器使用的高純不燃氣（qì）體（氮氣、二氧化碳）、惰性（xìng）氣體（氦氣、氬氣）、易燃氣體（氫氣、乙炔）、助燃氣體（氧氣）等。

二（èr）、依據化學性質分類

一是有（yǒu）毒有害氣體（tǐ）。具有極（jí）強毒性或腐蝕性，侵入人體能引（yǐn）起中毒、灼傷甚至死亡，如氯氣、氨氣等。

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

三是助燃氣體。具有助（zhù）燃能力，但自身不燃燒，此類氣體的存（cún）在增大火災（zāi）的危險性，如氧氣等。

四其他氣體。不（bú）具備上述三種性質的（de）氣體，如（rú）惰性氣體、二氧化碳等。

02集中供氣方式及優勢

實驗（yàn）室供氣係統按其供應方式可分為分散供氣與集中供氣。

分散供氣是將氣瓶或（huò）氣體發生器分別放（fàng）在各用氣實驗室內（nèi），主要應（yīng）用於用氣種（zhǒng）類少、用量少、氣（qì）體不易發（fā）生（shēng）爆炸（zhà）起火、無毒無害的情況。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（jǐng）功能與排風功能。

集中供氣是將各（gè）實驗室使用的（de）各類氣體鋼瓶，集中放置在相對（duì）獨立（lì）且安全滿足（zú）要求（qiú）的氣瓶間內，各類氣體從氣瓶間以管道輸送形式，按照不（bú）同實驗室用氣要求輸送到每個（gè）實驗室適合位置。

集中供（gòng）氣係統，從氣瓶至儀器終端之間（jiān）連接管線和附件，主要由（yóu）氣源（一般為氣體鋼瓶）、切換裝置、管道係統、調壓裝（zhuāng）置、用氣點、氣體泄漏監測報警（jǐng）係（xì）統組成。對於一些易燃易爆氣體，如氫氣、乙（yǐ）炔等，在（zài）設計和施工過程中（zhōng）需加入阻火器。

係統具有良好的氣密性（xìng）、高潔淨度、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工作條件對整（zhěng）體或局部氣體壓力、流量進行全（quán）量程調整以滿足不（bú）同的實（shí）驗條件的要求。

1、保安全。

集中供氣可（kě）實現氣（qì）源集（jí）中管理，遠離實驗室，空出更多的（de）實驗空間，瓶裝氣（qì）充裝壓力大於或等於12MPa，集中供氣管路氣（qì）體壓力為0.5MPa，係統壓力降（jiàng）低，減少了氣體泄漏、火災等危險情況。同時集中（zhōng）供氣係統減（jiǎn）少了壓縮機（jī）頻繁啟動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

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

3、智能化。

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

4、高效率（lǜ）。

通過供氣控製係統，可充分（fèn）使用鋼瓶中（zhōng）的氣體（tǐ），減少殘餘餘量，降低用氣成本（běn）。

5、連（lián）續穩定。

氣路（lù）控製係（xì）統可以手動或自動方式在氣瓶之間進行切（qiē）換，以保證氣體的連續（xù）供給。係統采用兩級減壓（一級由供氣控製係統調節，二級由使用點的控製閥調（diào）節）方式供氣,可得到非（fēi）常穩（wěn）定的壓力。

6、操作簡便。

所有氣瓶均集中在同一位（wèi）置（zhì），減少了搬運（yùn）安裝等操作。減少換氣（qì）頻次，避免鋼瓶周轉、搬運和更換的工時浪費，減輕了維護人員（yuán）的勞動強度，改善了工作環境，便於更（gèng）好的管理、維修和保養。

7、便於擴展。

通過集中管道供（gòng）氣，可在部分預期擴展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，擴展新的用氣端口。

03集中供氣係統設計原則

1、安全。

實驗室使用的氣體一般具有毒性、易燃易爆且一般以壓縮氣體的形式存放（fàng）在氣瓶內，一旦發（fā）生（shēng）事故（gù），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（lòu）、防誤操作設計、自動切斷設計等。

2、便捷。

實驗室供氣係統是（shì）一套長（zhǎng）期使用的設（shè）備，必然存在維護和（hé）保（bǎo）養（yǎng）的問題，因此在係統設計中也應考慮維（wéi）護（hù）的（de）方便性（xìng）。國（guó）內（nèi）用戶（hù）經常改（gǎi）變測試過程，導致供氣係統需（xū）要調整。根據實際情（qíng）況，一個（gè）好的係統（tǒng）設計應（yīng）該具有可擴展性和靈活性。

3、耐用。

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

4、美觀。

實驗室環境應當符合大多數實驗室人員的審美觀，做到設（shè）計整體美觀、布局合理、管（guǎn）路排列整齊，給人以享受感。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。

為了確保實驗室用氣安全，出（chū）台了一係列製度、標準，在集中供氣係統設計（jì）過程中一定要遵（zūn）守。比如，《壓力管道 工業（yè）管道》係列標準、JGJ91-93《科學實驗室建築設計規範》、GB50346-2011《生物安全實驗室建築技術規範（fàn）》、GB50116-2013《火災自（zì）動報警係統設計規範》、《GB16912-1997氧氣及相關氣體安全（quán）技術規程》、GB/T33102—2016《純（chún）甲烷（wán）和（hé）高純（chún）甲烷》、《GB4962-1985氫氣使用安全技（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、工業管（guǎn）道焊接工（gōng）程及驗（yàn）收規範》、GB 50316-2000《工業金屬管道設計規範（2008年（nián）版》、GB/T29304-2012《爆炸（zhà）危險場所防爆（bào）安全導則》、GB50016-2014《建築設計防火規範》（2018年版（bǎn））等。

04集中供氣設計與施工

（一）氣瓶間設計

當實驗室（shì）需求的氣體種類大於3種，或（huò）需儲（chǔ）存3瓶以上（shàng）時，宜設置氣瓶間。

1、氣瓶間一般設置在（zài）整（zhěng）個建築較為遠離實驗室或工作室等（děng）人（rén）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（tǐ）的耐火等級不應低（dī）於二級；

3、選（xuǎn）擇建（jiàn）築物的外側作為泄壓麵，泄壓麵應避開人員（yuán）密（mì）集場所和主要交通道路，采用輕質屋麵板（bǎn）、輕質牆體和易於泄壓的門、窗等。其他各麵用（yòng）相對堅固的隔離牆；

4、應避免陽光直射，並（bìng）應避（bì）開放射性射線源，周（zhōu）邊禁止明火或散（sàn）發火花；

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

6、承裝易燃易爆氣體的氣（qì）瓶室內安裝的電源插座、照明電（diàn）器、設備配電等電氣係統應滿足（zú）防爆；

7、氣瓶室內應將易燃與助燃氣（qì）體分區儲存，中間為防爆牆體（tǐ）隔斷（duàn）；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氣體具體要求；

9、存放可燃（rán）氣體鋼瓶的特氣櫃中（zhōng）應設置自動滅火設施（shī）；

10、氣（qì）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不應小於6次/h；有易燃易爆氣（qì）體的氣瓶間，應設置事（shì）故通風（fēng）係統，事故通風量（liàng）不小於12次（cì）/h；

11、客戶（hù）其（qí）他合法（fǎ）合規及合理（lǐ）的要求。