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（dòng）力、燃料、原（yuán）料或耗材，是實驗室（shì）常（cháng）用（yòng）的物質，種類繁多、性質複雜，是實（shí）驗室常見的危險源（yuán），必須保管好和使用好。集中供氣是（shì）實驗室使用的重要供氣方（fāng）式（shì），必須從（cóng）源頭抓起，筆者談一（yī）下自己的體會。

01實驗室常用氣體的（de）分（fèn）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，如天然氣、煤氣、液化氣、氫氣（qì）、乙炔等，有的提供動力，如（rú）壓縮空氣、氮氣。

二是（shì）試驗用原材料。實驗室常用部分（fèn）氣體作為試（shì）驗用原材料，如化學反應實驗使用的（de）氯氣、一氧化氮氣體、氧氣、氫氣等。

三是實驗儀器（qì）輔助用氣。實驗室中部分試驗或儀（yí）器需要高純保護氣體，如氣相色（sè）譜、氣質（zhì）聯用（yòng）、原（yuán）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（qì））、易燃氣體（氫氣、乙炔）、助燃氣體（氧氣）等。

二、依據化學（xué）性質分類

一是有毒有害（hài）氣體。具（jù）有極強毒性或腐蝕性，侵入人體能引起中毒、灼傷甚至死亡，如氯（lǜ）氣、氨氣等。

二是易燃易爆氣體。具有易燃燒性（xìng）和化學爆炸危險性，如氫氣、乙炔等，有的（de）易燃易爆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（bú）燃燒，此類氣體的存（cún）在增大火災的危險性，如氧（yǎng）氣等。

四其他氣體。不具備上述三種性質的氣體，如惰性氣體、二氧化碳等（děng）。

02集中供氣方式及優勢

實驗室供氣係統按其供應方式可分為分散供氣與集（jí）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，主要應用於用（yòng）氣種類少、用量少、氣體不易發（fā）生爆炸起火、無毒無（wú）害的情況（kuàng）。使用易燃易爆（bào）有毒有害氣體時，應當配（pèi）備防爆氣瓶櫃，並具（jù）備報警（jǐng）功能與排風功（gōng）能。

集中供氣是將各實驗室使用的各（gè）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，各類氣體從氣瓶間以管道輸送（sòng）形式（shì），按照不同實驗室用（yòng）氣要求（qiú）輸送到每個實驗室適合位置。

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（一般為氣體鋼瓶）、切換裝置、管道係統、調壓（yā）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、乙炔等，在設計和施工過程中需加入阻（zǔ）火器。

係統具有良好的氣密性、高潔淨度、耐用性和安全可靠性，能滿（mǎn）足實驗儀器對各類氣（qì）體不間斷（duàn）連續使（shǐ）用的要求，並且在使用（yòng）過程中（zhōng）根據實驗儀器工作條件對整體或局部氣體壓力、流量進行（háng）全量程調整以（yǐ）滿（mǎn）足不同的實驗條件的要求。

1、保安全。

集中供氣可實現氣（qì）源集中管理，遠（yuǎn）離實驗室，空出更多的實驗（yàn）空間，瓶裝（zhuāng）氣充裝壓力大於或等於12MPa，集中供氣管路氣體壓力為0.5MPa，係統壓力降低，減少了氣體泄（xiè）漏、火災等危（wēi）險情況。同時集中（zhōng）供氣係統減少了壓縮機頻繁啟動產生的電火花（huā）引起（qǐ）可燃氣體泄漏造成爆炸的風險。

2、純度好（hǎo）

專用氣瓶均配有衝洗閥，以排除每次更換氣瓶時（shí）引入的雜（zá）質，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（zhí）或氣體泄漏時，報警裝置可自動啟動報警（jǐng），有的可（kě）以自動（dòng）切斷氣閥。

4、高效（xiào）率。

通過供氣控製係（xì）統，可充分使（shǐ）用鋼瓶中的氣體，減少殘餘餘量，降低用氣成本。

5、連續穩（wěn）定。

氣路控製係統可以手動或自動方式（shì）在氣瓶之間進行切換，以保證氣體的連續供給（gěi）。係統（tǒng）采用兩級減壓（一級由（yóu）供氣控製係統（tǒng）調節，二級（jí）由使用點的控製閥調節（jiē））方式供氣,可得到非常穩定的壓力。

6、操作簡便。

所有氣（qì）瓶均集中在同一位（wèi）置，減少了搬運安裝等操作。減少換氣頻次，避免鋼瓶周轉、搬運和更換的工時浪費，減輕了維護（hù）人員的勞動強度，改善了工作環境，便（biàn）於更好的管理、維修和保（bǎo）養。

7、便於擴展。

通過集中管道供氣，可在部分預（yù）期擴（kuò）展（zhǎn）點（diǎn）預留接氣口並安裝控製開關或（huò）堵（dǔ）頭。由於所（suǒ）有儀器前端均裝有送氣控製（zhì）開關，可（kě）以在不影響其他儀器正常工作的情況下，擴展新的用氣端（duān）口。

03集中供氣係統設計（jì）原（yuán）則

1、安（ān）全。

實驗室使（shǐ）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在氣瓶內，一旦發生事故，將可能會造成嚴（yán）重（chóng）的人身傷（shāng）害。因此安全（quán）性設計（jì）是集中供氣的主要設計。如防泄漏、防誤操作設計、自（zì）動切斷設計（jì）等。

2、便捷。

實驗室供氣（qì）係統是一套長期使用（yòng）的設（shè）備，必然存（cún）在維護和保養的問題，因（yīn）此在係統（tǒng）設計中也應考（kǎo）慮維護的（de）方便性。國內用戶經（jīng）常改變測試過程，導致（zhì）供氣係統需要調整。根據（jù）實際情況（kuàng），一個好的係統設（shè）計應該（gāi）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（cóng）頭開始，這需要供氣係統具有足（zú）夠的連（lián）續性和穩定性，同時確保測試過程不受氣體的影響。

4、美觀。

實驗室環境應（yīng）當符合大多數實驗室人員的審美觀，做到設計整體（tǐ）美（měi）觀、布局合理、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（shí）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（quán），出台了一係列製度、標準，在集中供氣係統設計（jì）過程中一定要（yào）遵（zūn）守。比如，《壓力管道 工業管道》係列標準、JGJ91-93《科學實驗室建築（zhù）設計規範》、GB50346-2011《生物安全實驗室建築技（jì）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（ān）全技術規程》、GB/T33102—2016《純甲烷和（hé）高純甲（jiǎ）烷》、《GB4962-1985氫氣使用安全技術規程（chéng）》、《勞鍋字[1993]4號溶解乙（yǐ）炔氣瓶安全盜察規程（chéng）》、GB50236-1998《現（xiàn）場設備、工業管道焊接工程及驗收規範》、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（shè）計防火規範》（2018年版）等。

04集中供氣設計與施（shī）工

（一）氣瓶間設計

當實驗室需求的氣體種類大（dà）於（yú）3種，或需儲存3瓶以上時，宜設置（zhì）氣瓶間。

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

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

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

4、應避免陽光直射，並應避開放射性射線源，周邊禁止明火或（huò）散發火花；

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

6、承裝易燃（rán）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應滿足防爆；

7、氣（qì）瓶室內應將易（yì）燃與助燃（rán）氣體分區儲存，中間為防爆（bào）牆體隔斷；供氣（qì）氣瓶（píng）區、備（bèi）用氣瓶區、空瓶區（qū）明顯區分；

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

9、存放可燃氣體鋼瓶的（de）特氣櫃中（zhōng）應設置自動滅火設施；

10、氣瓶室應（yīng）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（de）氣（qì）瓶間，應設置事故通（tōng）風係統（tǒng），事故通風量不小於12次/h；

11、客（kè）戶其（qí）他合法合規及合理的要求。