湖（hú）南实验室建设（shè）集中供气（qì）问题研究（上）

气体是实验室常用（yòng）的动力、燃料、原料或耗材，是实验室常用的物（wù）质，种（zhǒng）类繁多、性质复杂，是实验室常见的危险源，必（bì）须保管好（hǎo）和使用好。集中供（gòng）气是实验室使用的重要供气方式，必须从源头抓（zhuā）起（qǐ），笔者谈（tán）一下自（zì）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（qì）体。在实（shí）验室（shì）中，部分气体用来提供能源，如天然气、煤气（qì）、液化气、氢气、乙炔等，有（yǒu）的（de）提供动力，如压缩空气、氮气。

二是试（shì）验用原材料。实（shí）验室常用部分气体（tǐ）作（zuò）为（wéi）试验用（yòng）原材料，如化学反应实验使用的氯（lǜ）气、一氧化氮气体、氧气、氢（qīng）气等（děng）。

三（sān）是实验仪器辅（fǔ）助用气。实验室中（zhōng）部分试验或仪器需要高纯保护气体，如气相色谱、气质联用、原子吸收、ICP等精密仪器使（shǐ）用的高纯不燃气体（氮气、二氧化碳）、惰性气体（氦气、氩气）、易燃气体（tǐ）（氢（qīng）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。具有极强毒性或腐蚀（shí）性，侵入人体能引起中毒、灼伤甚至死亡，如氯气、氨气等。

二是易燃（rán）易爆气体。具有易燃烧（shāo）性和化学爆炸危险性，如（rú）氢气、乙炔等（děng），有的（de）易燃易爆气体还具有一定（dìng）毒性。

三是助燃气体。具有（yǒu）助燃能（néng）力，但（dàn）自身不燃烧，此类气体的存在增大火灾的（de）危险性，如氧气等。

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

02集中供气方式及优（yōu）势（shì）

实验（yàn）室供（gòng）气（qì）系统按（àn）其供应方式可分为分散供气（qì）与集（jí）中供气。

分散供气是将（jiāng）气瓶或气（qì）体发生器分别放在各用气实验室内，主要应用于用气（qì）种（zhǒng）类少、用量少（shǎo）、气体不易发生爆炸起火、无毒无害的（de）情况。使用易燃易爆有毒有害气（qì）体时，应当配（pèi）备防爆气瓶柜，并具备（bèi）报警功能与（yǔ）排风功能。

集（jí）中供气是将各（gè）实验室使用的各（gè）类（lèi）气体钢瓶，集中放置在相对独立且（qiě）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（yòng）气要求输送（sòng）到每个实验（yàn）室适合位置。

集中供（gòng）气系统，从气瓶至（zhì）仪器终（zhōng）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、调压装置、用气点、气体泄漏监（jiān）测报警系统组成。对于一些易燃易爆气体，如氢气（qì）、乙炔等，在设计和施工过程中需加入阻火器。

系统具有良好的（de）气密性、高（gāo）洁净度、耐用性和安全可靠性，能满（mǎn）足实（shí）验仪器对各类气体不间断连（lián）续使用的要求，并且在使用过（guò）程中根据实验仪（yí）器工作条（tiáo）件对整体或局部气体压力（lì）、流量进行全量程调整以满（mǎn）足不同的实验条件的要求（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，瓶装气充装压力大于或等于12MPa，集中供气管路气体压力为0.5MPa，系统压（yā）力降低，减少了气体（tǐ）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火花引起（qǐ）可燃气体泄漏造成爆炸的风险（xiǎn）。

2、纯度好

专用气瓶均配有（yǒu）冲洗阀，以排除每次更换气瓶时引（yǐn）入的杂质，确保了管路终端气体的纯度。

3、智能（néng）化。

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

4、高（gāo）效率。

通（tōng）过供气控制系统，可充分使用钢瓶中的气体，减少残余余量，降低用气成本。

5、连续稳定。

气路控制系（xì）统可以手（shǒu）动或自（zì）动方式在气瓶之间进行切换，以保（bǎo）证气体的连续供给（gěi）。系统采用两（liǎng）级（jí）减压（一级由（yóu）供气控制系统调节，二级由（yóu）使用点的控制阀调节）方式供气,可得到非常稳定（dìng）的压力。

6、操作简便。

所有气瓶均集中在（zài）同一位置，减少了搬运安装等操作。减少换气频次，避免钢瓶周转、搬运和更换的工时浪费，减轻（qīng）了维护人员的劳动强度，改善了工作环境，便于更好的管理、维修（xiū）和保养。

7、便（biàn）于扩展。

通过集中（zhōng）管道供气，可在部分预期扩展点预留接气口并安装控制开关或堵头。由（yóu）于所有仪器前端均装有送气控制开（kāi）关，可以在不影（yǐng）响其他仪器正常工作的情况下，扩展新的用气端口。

03集中（zhōng）供气（qì）系统（tǒng）设计原则（zé）

1、安全。

实验室使用的气体一般具有毒性、易燃易爆且一般以压缩气体的（de）形式存放在气瓶内，一旦发生事故，将可能会造成严重的（de）人身伤（shāng）害（hài）。因此安全性设计是（shì）集中供气的主要设计。如防泄（xiè）漏、防误操作（zuò）设计、自动切（qiē）断设计等。

2、便（biàn）捷。

实验室供气系统是一套长期使用的设备，必然（rán）存在（zài）维护和保（bǎo）养的问（wèn）题，因此在系统设（shè）计中也应考虑维护（hù）的方便性。国内用户经常改变测试过程，导致（zhì）供（gòng）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（xìng）和灵活性。

3、耐用。

许多实（shí）验室测试程序需要很长时间，一旦中断需要从头开始，这需要供气系统具有（yǒu）足够的连续性和稳定性，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）室人员的审（shěn）美观（guān），做到设（shè）计整（zhěng）体美观、布局（jú）合理、管路排列（liè）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（tǒng）好坏的标准之一。

5、规（guī）范。

为了确保实验室用气安（ān）全，出台了一系（xì）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（gōng）业管道》系列（liè）标准、JGJ91-93《科学实验室建筑设（shè）计规（guī）范》、GB50346-2011《生物安全实（shí）验室建筑技术规（guī）范》、GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》、《GB16912-1997氧气及相关气体（tǐ）安全技术规程》、GB/T33102—2016《纯（chún）甲烷和高纯甲烷》、《GB4962-1985氢气使用安全技术（shù）规程》、《劳锅字[1993]4号溶解乙炔气瓶安全（quán）盗察规程》、GB50236-1998《现场设备、工业管道焊接工程（chéng）及验收规范》、GB 50316-2000《工业金属管道设计规范（2008年版（bǎn）》、GB/T29304-2012《爆炸危险场所防爆安全导则》、GB50016-2014《建筑设计防火规（guī）范》（2018年版）等。

04集中供气设计与施工（gōng）

（一）气瓶间设计

当实验室需求的气体种类大（dà）于3种，或需储存3瓶以上时，宜（yí）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（yì）爆气体的耐火等级不应低于二级；

3、选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，并应避开放射性射线源，周边禁止明火或散发（fā）火花；

5、储存间应有良好的通风、降温等设施，禁止地沟、暗道和底部通风孔；

6、承装易燃易爆气体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（bào）；

7、气瓶室内应将易燃与助燃（rán）气体分区储存，中间为防爆墙体（tǐ）隔断；供气气瓶区、备用气瓶区、空瓶区明显区分；

8、容易发生反（fǎn）应的气体尽量设计不同的气瓶间（jiān），如果有困难气瓶之间（jiān）的距离应当满（mǎn）足（zú）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、气瓶室（shì）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不应小于6次/h；有易燃易爆气体的（de）气瓶间，应设置事故通（tōng）风系统，事故通风量不小于12次/h；

11、客户其他合法合规及（jí）合理（lǐ）的要求。