湖南實驗室建設（shè）集中供氣問題（tí）研究（上）

氣（qì）體是實驗室常用的動（dòng）力、燃料、原料或（huò）耗材，是實驗（yàn）室常用的物質，種類繁多、性質複雜，是實驗室常見的危險（xiǎn）源，必須保管好（hǎo）和使用好。集中供氣是實驗（yàn）室使用（yòng）的重要供氣方式，必須從源頭抓起，筆者談一下自己的體會。

01實驗室常用氣體的分類

一、根（gēn）據用途（tú）分類

一是能源動力氣體（tǐ）。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、乙炔等，有的提供動力，如壓縮空氣、氮（dàn）氣。

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

三是實驗儀器輔助用氣。實（shí）驗室中部（bù）分（fèn）試驗或儀器需要高（gāo）純保護氣體（tǐ），如氣（qì）相色譜、氣質聯用、原子吸收、ICP等（děng）精（jīng）密儀器使用的高純（chún）不燃氣（qì）體（氮氣、二氧化碳）、惰性氣體（氦氣、氬氣）、易燃（rán）氣體（氫氣、乙炔）、助燃氣體（氧氣）等。

二、依據化學性（xìng）質（zhì）分類

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

二是易燃易爆氣體。具有易燃燒性和（hé）化學爆（bào）炸危險性，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（jù）有助燃能（néng）力，但自身不燃（rán）燒，此類氣體的存在增大火災的危險性，如（rú）氧氣等。

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。

02集中供氣方式及優勢

實驗室供氣係統按其供（gòng）應方式可分為分散供氣與集中（zhōng）供氣。

分散供氣是將氣瓶或氣體發（fā）生器分（fèn）別放在各用氣實驗（yàn）室內，主要應用於用氣種類少、用量（liàng）少、氣體不易發生爆炸起火、無毒無害的情況。使用易燃易爆（bào）有毒有（yǒu）害氣體（tǐ）時，應當配備防爆氣瓶櫃，並（bìng）具備報警功（gōng）能（néng）與排風功（gōng）能。

集中（zhōng）供氣是將各實驗室使（shǐ）用的各類（lèi）氣體鋼瓶，集中放（fàng）置在相對獨（dú）立且安全滿足要求的氣瓶間內，各類氣體從氣瓶間以管（guǎn）道輸送形式，按照不同實驗室用氣要求輸送到（dào）每個實驗室適合位置。

集中（zhōng）供氣係統，從氣瓶至儀器終端之間連（lián）接管線和附件，主（zhǔ）要由氣源（一般為氣體鋼瓶）、切換裝置、管道係統（tǒng）、調壓裝置、用氣點、氣體泄漏監測報（bào）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火器。

係統（tǒng）具有良好的氣密性、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（jiān）斷連續使用的要求，並且在使用過（guò）程中根據實驗儀器工作條件對整體或局部氣體壓力、流量進行全量（liàng）程調整以滿足不同的實驗條件的要求。

1、保安全。

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

2、純度好

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

3、智能化（huà）。

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

4、高效（xiào）率。

通過供氣（qì）控製係統，可充分（fèn）使用鋼瓶中（zhōng）的氣體，減少殘（cán）餘餘量，降低用（yòng）氣成本。

5、連續穩定（dìng）。

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（huàn），以保證氣體的（de）連續供給。係統采（cǎi）用兩（liǎng）級減壓（一級由供氣控製係統調（diào）節，二級由使用點的控製閥調節）方式供氣,可得到非常穩定的壓力。

6、操作簡便。

所有氣瓶均集（jí）中在同一位置，減少了搬運安裝等操作。減少換氣頻次，避（bì）免鋼瓶周（zhōu）轉、搬運和更換的工時浪費，減輕了維護人員的勞動強度（dù），改善（shàn）了工作環境，便於更好（hǎo）的管理（lǐ）、維修和保養。

7、便於擴展。

通過集中管道供氣，可（kě）在部分預期（qī）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（guān），可以在不（bú）影響其他儀器正常工作的情況（kuàng）下，擴展新的用氣端口。

03集中供氣係統（tǒng）設計原則

1、安（ān）全。

實驗室使用的氣體一（yī）般具有毒性、易燃（rán）易爆且一般以壓縮氣體的（de）形式存放（fàng）在氣瓶內，一旦（dàn）發生（shēng）事故，將可能會（huì）造成嚴重的人身傷害。因此安全性設計（jì）是集中供氣的主要（yào）設計。如防泄漏、防誤操作設計（jì）、自（zì）動切斷設（shè）計等。

2、便捷。

實驗室供氣係統是一套長期使（shǐ）用的設（shè）備，必然存在維護（hù）和保養的問題，因此（cǐ）在係統設計中也應考慮維護（hù）的方便性。國內（nèi）用戶經常（cháng）改變測試過程，導致供氣係統需（xū）要調整。根（gēn）據實際情（qíng）況，一個好（hǎo）的係統設計應該具有可擴展性和靈活（huó）性。

3、耐用。

許多（duō）實驗室測試程（chéng）序需要（yào）很長時間，一（yī）旦中斷需要（yào）從（cóng）頭開始，這需（xū）要供氣係統具有足夠的連續性和穩定性，同時確保測試過程不受（shòu）氣體（tǐ）的影響。

4、美觀。

實驗室（shì）環境應當符（fú）合大多數實驗室人（rén）員的審美觀，做到設計整體美觀、布局合理、管路排列整齊，給人以享受感。總體布局、管道布（bù）置、管道（dào）標識等，是判斷係統好壞的標準之（zhī）一。

5、規範。

為了確（què）保實驗室（shì）用氣安全，出台（tái）了一係列製度、標準，在集中供氣係統設計過（guò）程中一定要（yào）遵守。比如，《壓力管道 工業管道》係列標準、JGJ91-93《科學實驗室（shì）建築設計規範》、GB50346-2011《生物安全實驗室建築技術規範》、GB50116-2013《火（huǒ）災自（zì）動（dòng）報警係統設計規範》、《GB16912-1997氧氣及相關氣體（tǐ）安全技術規（guī）程》、GB/T33102—2016《純甲烷和高（gāo）純甲烷》、《GB4962-1985氫氣使用安（ān）全技術規程》、《勞鍋字[1993]4號溶（róng）解乙炔氣瓶安全盜察規程》、GB50236-1998《現（xiàn）場（chǎng）設備、工業管（guǎn）道焊接工程及驗收規範》、GB 50316-2000《工業金屬管道設計（jì）規範（2008年版》、GB/T29304-2012《爆炸危險場所（suǒ）防（fáng）爆安全導則》、GB50016-2014《建築設計防（fáng）火規範》（2018年版）等。

04集中供氣設計與施工

（一）氣瓶間設計

當實驗室需（xū）求的（de）氣體種類大於3種，或（huò）需儲存3瓶以上時，宜設置氣瓶間。

1、氣瓶間一般設置在整個建築（zhù）較為遠離實（shí）驗室或工作（zuò）室等人員相對集中的區（qū）域；

2、禁止設置在地下（xià）或半地下室；含易燃易（yì）爆氣體（tǐ）的耐（nài）火等級不應低（dī）於二級；

3、選擇建築物的（de）外側作為泄壓麵，泄壓（yā）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、輕質牆體和易於泄壓的門、窗等。其他各麵用相對堅固的隔離牆；

4、應（yīng）避免陽光直射，並應避開放射性射線源，周邊（biān）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、暗道和底部通風孔；

6、承裝易燃易爆氣體的氣瓶室內（nèi）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、氣瓶室內應將易燃與助燃氣體分（fèn）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（róng）易發生反應的氣體盡量設計不同的氣瓶（píng）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（qì）體鋼瓶的特氣櫃中應設置自動（dòng）滅火設施；

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

11、客戶其他合法合規及合理的要求。