實驗室的很多設備的運行都需要各種各樣的氣體供應,同時也會產生廢氣。如何既安全又方便地解決供排氣問題,也是一直以 來困擾實驗室工作人員的問題之一。
傳統(tǒng)的實驗室供氣方式是采用將氣瓶安置在儀器設備的旁邊,危險氣體的氣瓶放置在氣瓶柜內。排氣采用直接排放到實驗室或是通過簡易的管道排放到窗外。
在實驗室的發(fā)展過程中,隨著實驗室儀器設備的增加,實驗室內經常是密布著各種各樣的管道和氣瓶。這樣處理既造成了非常大的安全隱患,也不美觀。
正確的實驗室供排氣的解決方案是把實驗室的供排氣看做一個系統(tǒng)。這個系統(tǒng)要考慮到安全性便利性.日常實驗室的管理、氣瓶的更換等問題,同時要重點考慮實驗室今后的發(fā)展,對于特殊氣體還要考慮特殊的技術解決方案。
一、設計標準
(1)《工業(yè)金屬管道設計規(guī)范》(GB50316 -2000);
(2)《工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范》(GB50235-97);
(3)《現場設備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》(GB50236-98);
(4)《乙炔站設計規(guī)范》(B50031 -91);
(5)《氫氯站設計規(guī)范》(GB50177-93);
(6)《氧氣站設計規(guī)范》(GB50030-91);
(7)《壓縮空氣站設計規(guī)范》CBJ29 -90;
(8)《氧氣及相關氣體安全技術規(guī)程》(GB16912-1997)。
二、實驗室氣體管路供氣系統(tǒng)
包括實驗室集中供氣系統(tǒng)和室內氣瓶供氣系統(tǒng)，可以滿足不同等級要求的氣體安全使用。
中央集中供氣管路系統(tǒng)工程，主要是為試(實)驗室選用的分析設備提供量值和壓力穩(wěn)定的標準氣體,保證其儲存和使用的安全性。保障分析測試人員在實驗中免受有毒有害氣體的侵害。
按照國標要求,將所用全部氣體存放于儲氣間,并實現集中輸送，組成中央供氣系統(tǒng)。系統(tǒng)采用一拖一、一拖多、多拖一和多拖多的管道式輸氣方式，在一拖多時能夠實現分段控制和在多拖一和多施多時能夠實現切換控制；并能夠保證標準氣體流量、壓力穩(wěn)定和量值傳遞不發(fā)生變化，滿足分析檢測設備對使用氣體的技術要求；室內氣瓶供氣系統(tǒng)是在供應氣體流量不大的實驗室用氣，氣體壓力直接控制,并且節(jié)約成本。
三、實驗室集中供氣系統(tǒng)
1、基本概念
實驗室集中供氣就是將所有氣瓶集中存放在(瓶房,通過氣瓶減壓閥將氣體輸送到各個實驗室(即儀器端),其流程如下:
2、操作原理
實驗室供氣有二級減壓和多級減壓。
二級減壓即氣瓶端采用-級減壓閥和末端采用一級減壓閥來達到二級減壓的目的。實驗室一般推薦采用一 級減壓，這樣可以保證氣體的純度和節(jié)約成本，也能達到多級減壓的效果(推薦)多級減壓即氣瓶端采用二級減壓閥或多級減壓閥和末端采用二級減壓閥或多級減壓園來達到多級減壓的目的。減壓效果同級減壓效果差不多，但成本會更高。如圖下所示：
采用中壓供，二級減壓的供氣方式，氣瓶氣體壓力為12.5MPa,經一級減壓后為1MPa(管路壓力1MPa)，送至用氣點，經二級減壓后為0.3~0.5MPa(根據儀器需求)送至儀器,供氣壓力比較穩(wěn)定。
3、技術要求
(1)氣瓶間:
①氣瓶間應采用300mm厚實體墻，安裝防爆門，設置泄爆窗;
②室內電器設備均應具備防爆功能;
③應安裝排氣扇,時刻保持良好的通風狀態(tài);
(2)供氣系統(tǒng)要求采用兩級減壓的方式進行供氣，供氣匯流排第一次減壓，氣體由15MPa減壓到1.5MPa以下，再輸送到各用氣實驗室，二級減壓器安裝在各用氣實驗室或用氣點，方便統(tǒng)一控制通風柜或儀器用氣的輸人壓力,用氣終端配有中壓球閥和壓力指示表，二級減壓器對壓力進行精確調整(0.01MPa) ,得到穩(wěn)定的壓力,可以滿足儀器對不同使用壓力的要求，一、二級減壓器均配有壓力表,可實時顯示當前壓力;
(3)采用雙側匯流排 半自動方式不間斷供氣，充分滿足實驗室的使用要求，更換氣瓶時,可通過安裝在高壓軟管下面的卡套進行氣瓶更換;
(4)氫氣和乙炔屬于易燃氣體,應設計氣體泄露探測報警裝置,并安裝阻火器,防止明火回流,易燃與助燃氣體敷設應保證足夠的安全距離。
4、工程用材
(1)管道、球閥、卡套和三通等為316L不銹鋼減壓器為高純氣體減壓器(不銹鋼閥芯),高壓軟管(連接鋼瓶和匯流排)為不銹鋼波紋管，在高壓軟管的進氣端,配置單向閥，可以防止更換鋼瓶時,軟管內的氣體外泄,同時避免外界的空氣混入氣路之中。
(2)管道系統(tǒng):所有的氣體管道選用BA級別的316L不銹鋼管,在管路上有個過濾雜質和水分的凈化裝置，使氣體在流通過程中不至于被管道系統(tǒng)污染,保證氣體的純度，同時要有明確標示，指示氣體的流向。
(3)管道的連接:匯流排、終端部分采用卡套連接,便于減壓器和閥門的維護管理。
(4)終端:在每臺儀器之前,配置截止閥和二級減壓器(每種氣體配置一個)。截止閥用于控制每一個氣路的開啟與關閉;在儀器需要調整和維修時,能停止任何指定的儀器的氣體供應，減壓器用于顯示和調整終端的壓力。
四、實驗室氣體管路安裝工程
是指用于實驗室分析儀器與氣源的連接，氣體管路和氣體管路連接及接頭與閥件的連接:從氣瓶間到實驗室氣體管路的氣體管線,實驗室內氣路箱的設計安裝，氣體報警裝置的設計安裝。氣路是現代實驗室必不可少的組成部分，氣體管路為色譜儀、原子吸收、微庫侖定硫、量熱儀、微量硫分析等儀器提供安全可靠的氣體，保證分析數據的準確性和延長儀器的使用壽命?？梢哉f氣路在現代實驗室中的地位是舉足輕重的。
1、管路設計、規(guī)劃要點
(1)為了方便更換氣瓶，從上述氣瓶接頭到調節(jié)閥之間應設有耐高壓的金屬軟管。
(2)在整個系統(tǒng)中，為了防止回火現象的發(fā)生,應加裝防爆逆止閥。
(3)氣體進人使用點前，為了便于控制氣體開關，應設有使用點球閥。
(4)為了保持氣體的純度及管道系統(tǒng)的氣密性，所有管道采用316L不銹鋼管道,內表面經AP處理。
(5)為了便于維修及更換閥件，管道與閥件的連接應采用高壓雙卡套接頭連接。
(6)管道固定件(管夾)應采用耐高溫的金屬材料，要求堅固，輕巧，耐用。
(7)考慮到堅固、防腐方便使用、美觀等方面的原因,壓力調節(jié)閥控制面板采用不銹鋼材料。
(8)為確保氣體輸出的壓力穩(wěn)定和氣體的純度選用兩次減壓系統(tǒng)(即采用一次減壓系統(tǒng)和二次減壓系統(tǒng),二次減壓設備自帶)。
2、施工要點說明
(1) 所有不銹鋼管道兩端用塑料蓋密封，外部有塑料套密封,在進入施工現場后，安裝前，方可將塑料套拆封，并除去塑料蓋。
(2)管道鋪設時 ,應注意平直,彎管處采用專用彎管器,不得徒手彎曲，切斷管道時,用專用切管器操作,嚴禁用鋸子鋸斷管道。管道切斷后,應用專用工具處理斷口,嚴禁用普通銼刀處理。
(3)在管道的行進路線中，每隔1米應設置一組管夾，如遇特殊建筑物結構,應酌情考慮。
(4)管道穿墻及穿地板時,應設置管套，管套與管道之間的空隙,應采用不可燃燒的材料填充。
(5)所有螺紋連接處應采用密封帶密封。
(6)所有調節(jié)閥固定面板、所有出口點及所有管道上,都應貼設有對應氣體的成分及濃度的氣體標頭。
(7)所有系統(tǒng)部件安裝完畢后,應用高純氮氣進行三遍以上的吹掃。以保證系統(tǒng)內部清潔。
(8)吹掃完畢后，用高純氮氣進行檢漏保壓測試，測試壓力應為工作壓力的1.5倍。
(9)在整個施工過程中,應注意施工安全,特別是空中作業(yè)時(在梯子或腳手架上施工),應有專人固定梯子或腳手架。在土建尚未完工的工地施工時,必須佩帶安全帽,穿安全鞋。
3、系統(tǒng)調試、測試要求
(1)強度實驗:管內沖人高純氮氣使壓力到達0.8MPa,保持此壓力如10min內壓力不降為合格;
(2)嚴密性實驗:管內沖人高純氮氣使壓力到達0. 5MPa,保持此壓力如30min內壓力不降為合格;
(3)潔凈測試:管路中沖人純氮，關閉所有閥門,打開末端閥用一張白布放在管口一分鐘如白布上無雜質和水分即為合格。
4、氣路驗收要點
①部件數量是否符合合同中數量的約定。
②所有連接點是否安全固定。
③管道布局是否合理、美觀。
④氣體標頭是否粘貼得正確、美觀。
⑤管道連接是否正確。
⑥整個管路安裝完畢后，對整個系統(tǒng)做壓力測試。參照《工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范》,管路系統(tǒng)在保壓24小時后，壓力無下降為合格。
