一、什么是实验室集中供气系统
实验室集中供气系统是将各类气体钢瓶全部放置在实验室以外独立的气瓶间内,进行集中管理,各类气体从气瓶间以管道输送形式,按照不同实验仪器的用气要求,输送到每个实验室不同的实验仪器上。整套系统包括气源集合压力控制部分(汇流排)、输气管线、二次调压分流部分及终端等组成部分。
目前大多数实验室中的各种分析仪器,如气相色谱仪、气相色谱质谱仪、液相色谱质谱仪、原子吸收分光光度计、原子荧光光度计、等离子发射光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪等,都需要连续使用高纯载气和燃气。因此,实验室的安全、连续、稳定运行需要我们考虑如何将这些气体供到各实验室中放置的分析仪器。
集中供气系统是实验室设备使用高纯气体的可靠连续的供应源,气体通过管道系统输送至各用气终端,已成为当今实验室的主流供气方式。

二、系统主要组成部分
集中供气系统一般由以下部分构成:气瓶柜、高压钢瓶、气体切换装置、减压装置、阀门、管线、过滤器、报警器、终端调节阀等。
1、 气源系统(气瓶间)
包括气瓶、液态气体储罐或气体发生器,用于提供实验所需的各种气体(如氮气、氧气、氩气、氢气等)。气源系统通常集中放置在一个独立的气瓶间或储罐区,以确保安全。
气瓶间的位置如果可能,尽量位于与实验室相对独立的房间。如果与实验室在同一大楼内,则气瓶间的位置要尽量位于人流较少并且独立的房间。
将所有载气气瓶根据气体性质分别集中在一个气瓶间中,重点是将易燃易爆气体(如氢气、天然气、乙炔等)与助燃气体(如氧气、氯气)分开存储。
2、 气体管道系统
由高质量的不锈钢管组成,负责将气瓶间减压后的气体输送至目标实验室。输送管道的关键是确保运输过程中气体不能有泄漏,同时考虑维护的便捷性。
本工程采用的316L不锈钢管道,管道的连接方式为氩弧焊连接。
3、 调压装置
由于气瓶内部的气体压力较高,使用点的压力较小且数值差距较大,应在气瓶出口处设置一级减压阀,气体使用点前设置二级减压阀。
4、 安全装置与报警系统
每种气体的系统中应设有紧急情况下能够快速切断供气的装置,开关阀采用球阀。气体管路系统出口处设有使用点球阀,便于开关操作。
三、集中供气的核心特点
1、 解决气瓶放置问题,提升安全性
集中管道供应系统可在使用点设置出气口,使工作场所设计更加合理。这种方式可使气瓶与工作人员及仪器有效隔离,即使有害气体有泄漏,也不会发生直接伤害。
使用者可以通过配备的远程切断系统在紧急状况下切断气体供应;钢瓶储存区的合理布置可以保持可燃性容器和助燃性容器间的安全间距,工作场所附近不再有高压设备,有毒或可燃气体泄露的潜在危险也得以避免。
2、 解决气体混合与存储问题
将所有载气气瓶根据气体性质分别集中在一个气瓶间中,重点是将易燃易爆气体与助燃气体分开存储。
3、 解决气瓶压力问题
每种气体可以将多瓶气体并联然后通过一个出口统一减压后运送气体至使用点。因为气瓶间是相对独立的,整个气路系统压力较大的地方也是气瓶出口处,因此这种方式将气瓶压力可能发生的危险缩小至气瓶间内,可将对人体及仪器的伤害降到较低。
4、 更加经济
建立一个集中的气瓶室可以节省有限的实验室空间,在更换气瓶时不必切断气体,以保证气体的连续供应。用户只需要管理更少的钢瓶,支付更少的钢瓶租金。因为使用相同气体的所有使用点都来自相同的气体源,这种供应模式最终将降低运输成本,减少空瓶中剩余的气体量,并确保良好的钢瓶管理。采用集中供气系统还可以减少对气瓶数量的需求,从而节省气瓶的租用成本。
四、气体纯度保障措施
为了防止更换气瓶时外界空气进入管路系统,应设置球阀与排空管相连,排空管应可靠连接大气。可燃性气体和助燃性气体的排空管应独立设置,排空管出口应加装防爆逆止阀以防止回火现象的发生。在氢气和乙炔系统中,应在系统低压端(一级减压阀后)加装防爆逆止阀。
五、适用场景
实验室集中供气系统广泛应用于气相色谱、气质联用、原子吸收光谱仪、ICP等精密分析仪器,为这些设备提供各类气体。系统的高纯气体管路可满足实验室对各类气体不间断连续使用的要求,并能根据实验仪器的工作条件调整整体或局部的气体压力和流量。