有關實驗室氣體管道的一些事項

隨著經濟的發展，我國加大了各項領域的科學研究投入，相應的實驗室發展迅速，不過近年來實驗室的安全事故也頻頻發生；實驗室安全事故的原因有很多種，實驗室氣體存放與使用不當是其中之一。實驗室儀器分析過程中需要使用到各種種類繁多的氣體,這些氣體是實驗室運行中必不可少的組成部分，我們需要對一些常見的，或者對自己將要用到的氣體進行充分的了解后，再根據特性進行使用，以減少安全事故的發生。

2、實驗室氣體

一般實驗室可能會用到氫氣、乙炔、氧氣、甲烷、氮氣、二氧化碳、氬氣、壓縮空氣、氦氣、一氧化碳、氧化亞氮、硫化氫、二氧化硫等氣體，以下為各高壓氣體安全相關的簡要特性：

2.1、氫氣：氫氣比空氣輕得多，在室內使用和儲存時，如漏氣會上升滯留屋頂不易排出，與空氣或氧氣混合能形成爆炸性混和物，遇熱或明火即會發生爆炸。

2.2、乙炔：無色無臭，比空氣輕，與空氣或氧氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高溫物體、靜電、放射性等點火源，極易燃燒爆炸。能與銅、銀、汞等的化合物生產爆炸性物質。在一定溫度和壓力條件下，純乙炔也會發生自身直接分解爆炸。

2.3、氧氣：無色無臭，比空氣略重，與易燃物（如氫氣、乙炔、甲烷等）形成有爆炸性的混合物

2.4、甲烷：無色無臭，比空氣輕，易燃，具窒息性，與空氣或氧氣混合能形成爆炸性混和物，遇熱或明火即會發生爆炸。

2.5、氮氣：無色無臭，不燃，高濃度窒息。

2.6、二氧化碳：無色無臭，不燃，高濃度窒息。

2.7、氬氣：無色無臭，不燃，高濃度窒息。

2.8、壓縮空氣：無色無臭，有助燃性。

2.9、氦氣：無色無臭，不燃，高濃度窒息。

2.10、一氧化碳：無色無臭，易燃易爆氣體，有毒性在血中與血紅蛋白結合而造成組織缺氧。

2.11、氧化亞氮：無色有甜味的氣體，助燃。

2.12、硫化氫：無色有惡臭的氣體，比空氣重，易燃，具強刺激性。是強烈的神經毒物，對粘膜有強烈刺激作用。

2.13、二氧化硫：無色特臭的氣體，比空氣重，不燃、有毒，具有強刺激性。

3、實驗室氣源形式

3.1、實驗室氣體采用的供應方式如下：

實驗室氣源通常來源于高壓氣體鋼瓶、氣體儲罐、氣體發生器、氣體壓縮機、空分管網氣體。

3.2、常用瓶裝氣體按照氣源分類如下：

壓縮氣體：空氣、氧氣、氮氣、氬氣、氦氣、氫氣、甲烷、一氧化碳等；

溶解氣體：乙炔；

液化氣體：二氧化碳、氧化亞氮、硫化氫、氨、二氧化硫等。

3.3、氣體儲罐

常用氣體儲罐為液氮、液氬。

3.4、發生器

常用發生器為空氣發生器、氮氣發生器、氫氣發生器。

3.5、氣體壓縮機

此種方式主要用于空氣，一般的實驗室空氣用量較大，同時對氣體要求較低，因此可考慮根據氣體用量設置相應的空氣壓縮機，空氣壓縮機需要考慮設備的散熱及其產生的氣體的油水及雜質處理。

3.6、空分管網氣體

化工實驗室通常建設于化工廠內，其廠區通常有空分裝置，空分裝置產生的氣體可進行利用，輸送至實驗室；主要有管網氮氣、管網空氣。

3.7、以上氣體的幾種供應方式，相對而言高壓氣瓶危險性更大。

4、實驗室分散供氣

4.1、傳統實驗室，經�？稍趯嶒炇覂劝l現儀器附近有放置高壓氣瓶進行就近供氣；采用就近供氣主要有如下隱患：

（1）實驗室氣體種類繁多且復雜，根據常用氣體的特性簡介，這些氣體基本都存在安全隱患，具有易燃、易爆、毒性、窒息性等特性，同時高壓氣瓶具有內部氣體壓力高、存量大的特點，高壓部分一旦泄漏，即可能會在短時間內造成重大安全事故。

（2）部分氣體相互之間會發生反應，如果有會發生燃燒或爆炸等強烈反應的氣體同時泄漏或連環爆炸，亦可能會引起造成人員傷害、分析數據丟失與經濟損失。

（3）一般的40L高壓氣瓶壓力多數為15Mpa，氣瓶高壓段如有部件損壞，可能會損傷附近的分析人員與儀器。

4.2、實驗室常用的分析儀器如色譜、質譜等，在工作時都需要連續使用氣體，要求氣體供應不能間斷，以免影響數據分析及科研結果；如采用分散供氣，那么需要長期對氣瓶進行管理，同時一般實驗室內不能斷氣的儀器數量會相對較多，帶來分散的氣瓶數量增多，從而會導致分析人員頻繁更換氣瓶，增加運輸費用，降低工作效率，也占用了有限的實驗室空間。

4.3、實驗室有不少氣體屬于消防嚴格控制的甲、乙類物品（比如氫氣、乙炔、甲烷、氧氣等）。實驗室內甲、乙類物品存放量有嚴格限制，超過規定將導致建筑物無法進行驗收。

4.4、綜合考慮，實驗室推薦采用集中供氣的方式，氣源站設為獨立建筑。

5、實驗室集中供氣

5.1、實驗室各種氣體集中放置于獨立的氣源站內，結合相關標準規范及實驗室氣體特性可知，氣體氣源站及集中供氣系統建設時需要考慮如下內容：

(1)獨立氣源站需要根據國家規范進行建設，根據氣源站內各氣體的類型，選擇對應的建筑類型、建筑物組件的耐火等級、相應的建筑地面，易燃易爆氣體需要進行相應的建筑泄爆計算，氣源站內的電氣設施需根據對應的級別進行電氣選型與設計。

(2)在一定條件下，部分氣體會發生相互反應，可能會發生爆炸、引起中毒等情況，因此在氣源存放時需要將這類氣體分開存放，如氫氣、乙炔、甲烷等易燃易爆氣體需要與氧氣、壓縮空氣等助燃性氣體分開存放；另外易燃易爆氣體應該盡量放置于獨立的房間，避免相互影響發生連環爆炸。

(3)實驗室氣體特性決定氣體鋼瓶需要存儲于陰涼、避免陽光直射的氣源站，同時遠離火種、熱源。氣源站溫度不宜超過30攝氏度，需要保持氣體鋼瓶密封良好，避免泄漏發生安全事故。

（4）實驗室中各類氣體的用氣量存在差異，設計時需要預估一定使用周期內的各類氣體用氣量，從而確定各種氣體鋼瓶的存放量，避免頻繁更換氣瓶，也可通過減少不必要的氣瓶存放降低隱患，減少氣瓶租用費用。

（5）氣體供應系統設置主用氣瓶與備用氣瓶，主用與備用氣瓶之間可自動切換，另外采用低壓報警監測氣瓶壓力，當氣瓶壓力低于一定值時，低壓報警發出報警信號提醒分析人員及時更換氣瓶，保證氣體連續供應。

(6)實驗室氣體具有易燃、易爆、有毒、窒息等特性，需要根據氣體種類進行隱患消除，可采用如下措施： 

①具有窒息性的氣體需要監測存儲區域的氧含量，氧含量氣體檢測器靠近泄漏點,其安裝高度距地坪（或樓地板）0.3～0.6m。

②具有可燃性的氣體需要監測存儲區域的濃度（爆炸極限的占比），可燃氣體檢測器的安裝高度需要根據氣體與空氣的比重進行確定，檢測比空氣重的可燃氣體檢測器，其安裝高度距地坪（或樓地板）0.3～0.6m。檢測比空氣輕的可燃氣體檢測器，其安裝高度高出釋放源0.5～2m。

③具有毒性的氣體需要監測存儲區域的濃度（*高允許濃度值的占比），有毒氣體檢測器的安裝高度需要根據氣體與空氣的比重進行確定，檢測比空氣重的有毒氣體的檢測器，靠近泄漏點,其安裝高度距地坪（或樓地板）0.3～0.6m。檢測比空氣輕的有毒氣體的檢測器，其安裝高度高出釋放源0.5～2m。

④正常情況下，實驗室氣體儲存區域需要保持自然通風，避免氣體集聚造成危害；非正常情況下，當氣體突然發生大量泄漏，氣體儲存區域內的氣體濃度達到一定值時，氣體檢測器發出報警，同時輸出報警信號至&制排風系統，自動啟動強排風機將泄漏的氣體排放至安全區域，使氣體濃度下降至安全范圍內，從而消除危害。

⑤可燃、助燃氣體氣瓶及管道需要進行靜電接地，防止靜電積聚，避免發生靜電引爆可燃氣體爆炸性混合物。可燃氣體管道需要設置于防雷保護區域內。所有防雷防靜電接地裝置定期檢測，接地電阻每年至少檢測一次，對爆炸危險環境場所的防雷裝置每半年檢測一次。

⑥可燃氣體與有毒氣體設置緊急切斷閥與氣體檢測器聯動，當氣體檢測器報警時自動控制切斷閥切斷氣源，消除釋放源。

⑦可燃氣體與有毒氣體設置排空系統，排空系統將氣源區管道內殘留與置換的氣體排空至室外，排空管道高于屋面2m以上。

⑧可燃氣體設置阻火器，避免氣體回火。

(7)設定專門的氣瓶管理規章制度，進行專人管理、監督、處理、定期檢查。

5.2、氣源輸送

(1)集中氣源站與氣體使用的建筑物通常有一定的距離，需要設置架空管廊，在確定管道的布置及敷設方式時，需要結合氣體種類、氣源與用氣區域的實際情況進行綜合考慮；其中易燃易爆氣體應進行架空輸送，管道支架采用非燃燒體。架空管道不與電纜、導電線路、高溫管線敷設在同一支架上。

(2)乙炔管道的制作千萬不能用紫銅，因為會形成乙炔銅，而乙炔銅是一種引爆劑。

(3) 管道之間采用全自動焊接或其它有效防止氣體泄漏的連接方式，避免采用卡套、法蘭等。

(4) 氣體管道不進入不使用該氣體的房間。

(5) 氧氣閥門及管道禁油。