高校實(shí)驗(yàn)室氣瓶安全管理研究

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摘要：提出了從組織措施和技術(shù)措施作為切入點(diǎn)進(jìn)行高校實(shí)驗(yàn)室氣瓶管理的新思路。校級(jí)職能部門重點(diǎn)在組織措施建設(shè)，包括供應(yīng)商資質(zhì)審核、采購(gòu)平臺(tái)建設(shè)、培訓(xùn)和準(zhǔn)入體系建設(shè)；二級(jí)機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室在落實(shí)組織措施的基礎(chǔ)上，在氣瓶的儲(chǔ)存和使用環(huán)節(jié)根據(jù)不同種類的氣體采取技術(shù)措施，形成一種建立在組織措施基礎(chǔ)上，以技術(shù)措施為保障的具有可操作性的綜合管理體系，促進(jìn)高校實(shí)驗(yàn)室氣瓶管理，杜絕氣瓶事故發(fā)生。

關(guān)鍵詞：本質(zhì)安全；管理；氣瓶；組織措施；技術(shù)措施

1高校實(shí)驗(yàn)室氣體使用的特點(diǎn)和存在的問題

高校的理工類、材料類、分析測(cè)試類實(shí)驗(yàn)室中，因?yàn)閮x器所需和科研工作的需要，要使用各種氣體。氣體的供應(yīng)多為氣瓶提供，其使用特點(diǎn)是種類多但單種氣體單日用量并不大。根據(jù)2009年修訂的《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》，氣瓶是指“盛裝公稱工作壓力大于或者等于0.2MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于1.0MPa•L的氣體、液化氣體和標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)等于或者低于60℃的液體壓力容器”屬于特種設(shè)備，其生產(chǎn)、使用、檢驗(yàn)檢測(cè)及監(jiān)督監(jiān)察應(yīng)當(dāng)遵守《特種設(shè)備安全法》和《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》。根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品目錄（2015版）》，壓縮氣體屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，因此，充裝了氣體的氣瓶在其生產(chǎn)、儲(chǔ)存、使用、經(jīng)營(yíng)和運(yùn)輸時(shí)應(yīng)當(dāng)遵守《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理條例》。就是說，氣瓶具有特種設(shè)備和危險(xiǎn)化學(xué)品的雙重屬性。氣瓶中處于高壓壓縮狀態(tài)的氣體儲(chǔ)存了能量，液化氣體在不正常使用狀態(tài)下氣化會(huì)造成氣瓶超壓，有些氣體具有可燃性、毒性、腐蝕性，因此氣瓶具有固有危險(xiǎn)性。不正確使用氣瓶時(shí)會(huì)帶來的主要危害有窒息、凍傷、中毒、著火、爆炸。《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)定》將氣瓶的監(jiān)察范圍分為設(shè)計(jì)、制造、充裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、經(jīng)銷、使用和檢驗(yàn)8個(gè)環(huán)節(jié)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，事故發(fā)生在充裝和使用環(huán)節(jié)的居多，質(zhì)檢總局統(tǒng)計(jì)了2006年1—9月發(fā)生的氣瓶事故共25起，其中24起為爆炸事故，發(fā)生在使用環(huán)節(jié)的為4起[1]。高校實(shí)驗(yàn)室處于氣瓶的使用環(huán)節(jié)。研究型大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室是進(jìn)行科學(xué)研究、探索未知的場(chǎng)所，其工作具有固有的危險(xiǎn)性[2]，因此氣瓶的安全使用一直是實(shí)驗(yàn)室安全工作中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。加強(qiáng)制度建設(shè)，建立具有科學(xué)性且操作性強(qiáng)的管理體系以及相關(guān)的制度執(zhí)行措施是關(guān)鍵。理清管理工作的頭緒，從組織措施和技術(shù)措施2個(gè)切入點(diǎn)著手，是氣瓶管理工作的一個(gè)新思路。

2氣瓶管理的組織措施

組織措施不考慮具體的氣體種類、氣瓶的安全使用技術(shù)，它是一種對(duì)全部氣瓶普適的約束措施。2.1建立供應(yīng)商準(zhǔn)入制度。高校實(shí)驗(yàn)室作為氣瓶的使用者，不具備氣瓶檢驗(yàn)資質(zhì)和能力，對(duì)氣體充裝環(huán)節(jié)也無法監(jiān)管。高校能做的是遴選合格供應(yīng)商，從而取得質(zhì)量合格的產(chǎn)品，從源頭上避免事故的發(fā)生。涉及供應(yīng)商的是氣瓶監(jiān)察中的充裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、經(jīng)銷等環(huán)節(jié)。一線城市的監(jiān)管已非常規(guī)范，但在中小城市中，特別是經(jīng)銷環(huán)節(jié)仍存在著一些經(jīng)營(yíng)亂象，因此，應(yīng)根據(jù)所處城市氣體供應(yīng)市場(chǎng)的現(xiàn)狀，有條件的應(yīng)該從生產(chǎn)和零售合二為一的供應(yīng)商處進(jìn)行采購(gòu)，避免中間環(huán)節(jié)中存在著監(jiān)管缺失，導(dǎo)致不可靠來源的氣瓶和氣體充裝行為帶來的隱患，如使用超過檢驗(yàn)期的氣瓶、私自改裝氣瓶、專用氣瓶充裝異種氣體、氣體種類充裝錯(cuò)誤等，這些行為都會(huì)帶來極大的事故隱患。氣瓶充裝企業(yè)應(yīng)取得危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)許可證，并按照《TSGR4001-2006氣瓶充裝許可規(guī)則》取得氣瓶充裝許可證，氣瓶的運(yùn)輸、經(jīng)銷應(yīng)遵守《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》，取得危險(xiǎn)化學(xué)品經(jīng)營(yíng)許可證、道路運(yùn)輸經(jīng)營(yíng)許可證和道路運(yùn)輸營(yíng)運(yùn)證。在證照齊全的情況下，參考其價(jià)格和服務(wù)質(zhì)量，如送貨響應(yīng)時(shí)間、是否負(fù)責(zé)免費(fèi)將氣瓶搬運(yùn)到位并安裝，這樣可以避免二次自行搬運(yùn)帶來的危險(xiǎn)性，據(jù)此建立合格供應(yīng)商名單并定期更新。對(duì)于發(fā)生嚴(yán)重供貨紕漏的，除追責(zé)外，還可將其從名單中移除。這是從源頭上防范事故的最基本措施。2.2建立購(gòu)置備案和審核制度。應(yīng)該開發(fā)一套網(wǎng)上購(gòu)買、審批系統(tǒng)。購(gòu)買行為經(jīng)過審核批準(zhǔn)和備案后，信息才能到達(dá)合格供應(yīng)商處，其后的物品到貨、存放地點(diǎn)和用畢銷賬均有記錄，并關(guān)聯(lián)財(cái)務(wù)報(bào)銷系統(tǒng)，未經(jīng)過系統(tǒng)審批的采購(gòu)無法報(bào)銷。各管理層級(jí)因此可掌握存量，特別是對(duì)于易燃、有毒、腐蝕性氣體，準(zhǔn)確掌握存量和存放地點(diǎn)是安全管理的前提。這樣不但確保履行了相關(guān)報(bào)批手續(xù)，還可掌控使用人的資質(zhì)、使用地點(diǎn)的固有安全性、安全措施與安全預(yù)案的合理性等。在氣體購(gòu)置中建立“適量夠用”原則，不應(yīng)為了簡(jiǎn)化購(gòu)買手續(xù)，大量購(gòu)置后在封閉空間內(nèi)存放。2.3氣瓶定期檢驗(yàn)。氣瓶的固有危險(xiǎn)性決定了要對(duì)其進(jìn)行定期檢驗(yàn)。《TSGR0006-2014氣瓶安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中規(guī)定了不同種類的氣體其氣瓶檢驗(yàn)的周期和檢驗(yàn)項(xiàng)目。盛裝惰性氣體和無腐蝕高純氣體的氣瓶，每5年檢驗(yàn)一次；盛裝腐蝕性介質(zhì)的氣瓶，每2年檢驗(yàn)一次；盛裝其他氣體的氣瓶，每3年檢驗(yàn)一次。定期檢驗(yàn)的項(xiàng)目很多，包括內(nèi)表面檢查、重量損失率和容積殘余變形的測(cè)定等，能夠發(fā)現(xiàn)氣瓶的腐蝕、破損、新發(fā)缺陷等。永久氣體、二氧化碳?xì)怏w等氣瓶上多裝有爆破片，需要定期更換。由于氣瓶并非在本單位封閉循環(huán)，使用單位并不是固定地使用某個(gè)氣瓶，檢驗(yàn)工作和費(fèi)用均應(yīng)商定為氣體供應(yīng)商承擔(dān)。對(duì)于使用單位，應(yīng)復(fù)核收到的氣瓶是否在有效期內(nèi)、檢驗(yàn)標(biāo)志是否齊全等。2.4建立培訓(xùn)體系和準(zhǔn)入制度。建立校級(jí)、院系級(jí)、實(shí)驗(yàn)室級(jí)三級(jí)培訓(xùn)和考試體系，不同級(jí)別具有不同的針對(duì)性，在培訓(xùn)安全使用知識(shí)的同時(shí)，還應(yīng)包括逃生和撲滅初起火災(zāi)時(shí)滅火器具的正確使用方法，合格者才能具備氣體使用和氣瓶操作的資質(zhì)，嚴(yán)禁無資質(zhì)人員隨意操作氣瓶。明確購(gòu)買和使用者為此氣瓶的第一安全責(zé)任人，有義務(wù)采取安全措施，制訂安全預(yù)案，切實(shí)履行安全義務(wù)，并承擔(dān)造成事故所帶來的安全責(zé)任。2.5安全預(yù)案和安全用品。安全預(yù)案的制訂應(yīng)針對(duì)各用氣實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況，制定逃生路線、安裝應(yīng)急照明、在顯著位置擺放滅火器材并標(biāo)示、裝設(shè)報(bào)警器以及要制定發(fā)生事故后的報(bào)警方式和事故信息逐級(jí)上報(bào)制度。

3氣瓶管理的技術(shù)措施

技術(shù)措施是指對(duì)于各種瓶裝氣體在技術(shù)層面上實(shí)現(xiàn)其安全使用的措施，包括通用措施和專用措施。3.1通用技術(shù)措施。通用技術(shù)措施是指對(duì)于各種氣體均適用的技術(shù)措施，如瓶?jī)?nèi)留余壓、開啟氣瓶時(shí)人員應(yīng)站在側(cè)面并緩慢打開瓶閥、可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w應(yīng)分庫(kù)存放、氣瓶存放間應(yīng)有通風(fēng)設(shè)備并裝設(shè)報(bào)警器等，這方面討論的文章較多，本文不贅述，僅討論容易疏漏的2點(diǎn)。（1）氣瓶有防止傾倒的措施，移動(dòng)氣瓶時(shí)應(yīng)加保護(hù)瓶帽和防震橡膠圈。氣瓶意外傾倒帶來的危害長(zhǎng)期被低估，以為不過是造成人員砸傷，其實(shí)最大的危險(xiǎn)是傾倒時(shí)將黃銅制瓶閥摔破，導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)高壓氣體噴出。如果是可燃?xì)怏w，高速噴射產(chǎn)生的靜電即可導(dǎo)致燃燒。1971年某工廠在運(yùn)輸氫氣瓶時(shí)，瓶閥被撞斷，一聲巨響后噴出的氫氣立即著火[3]，同時(shí)氣瓶因?yàn)榫薮蟮姆礇_力飛出，也造成二次傷害；1991年10月23日，上海沙縣某廢品堆放處，一名臨時(shí)工用管鉗拆下氧氣瓶閥時(shí)被擊倒在地，反沖出去的氧氣瓶造成另一人死亡[4]。（2）禁止私自維修瓶閥。我國(guó)目前在用的瓶閥種類較多，有削片式、套筒式、勾軸式等6類20余種[5]，結(jié)構(gòu)各不相同。瓶閥故障會(huì)帶來極大的事故隱患，維修瓶閥是一項(xiàng)高度專業(yè)化的工作，使用者嚴(yán)禁自行拆卸、維修。如果發(fā)現(xiàn)瓶閥有漏氣現(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)閉，返回充裝單位。如某實(shí)驗(yàn)室曾有人發(fā)現(xiàn)瓶閥漏氣，就把上面的鎖母拆下，查看是否需要更換一個(gè)密封墊，在旋松鎖母的瞬間，閥桿飛出打在天花板上又落在地上，瓶?jī)?nèi)氣體飛速泄出，聲音震耳欲聾，幸為惰性氣體且房間很大，飛出的閥桿未傷到人，人員撤出及時(shí)，讓氣體自然泄放完，未造成人員事故。3.2專用技術(shù)措施。我國(guó)根據(jù)《GB/T16163-2012瓶裝氣體分類》將瓶裝氣體分為3類：第1類為壓縮氣體和低溫液化氣體，第2類為液化氣體（包括高壓液化氣體和低壓液化氣體），第3類為溶解氣體。共列出了108種氣體，然后按其化學(xué)性能、燃燒性、毒性、腐蝕性進(jìn)行分組，每種氣體有一個(gè)唯一的4位數(shù)字編碼，稱為FTSC編碼[6]。這是一個(gè)科學(xué)的分類編碼體系，適用于氣體生產(chǎn)、充裝、運(yùn)輸、貯存、使用各個(gè)環(huán)節(jié)的規(guī)范管理。其中的很多氣體具有多重屬性，如既可燃又有毒、既有毒又具腐蝕性等，如列出的39種毒性氣體中15種可燃、24種腐蝕性氣體中22種有毒。作為單純的使用者，從高校實(shí)驗(yàn)室氣瓶管理的角度分析，上述分類方法的實(shí)用性不高、管理成本大。本文嘗試將實(shí)驗(yàn)室中的常見氣體按其危險(xiǎn)特性分為可燃?xì)怏w、毒性和腐蝕性氣體、助燃?xì)怏w、惰性氣體4類，針對(duì)不同類別的氣體制定專用技術(shù)措施。制定原則是消除氣瓶這一最大的室內(nèi)危險(xiǎn)源，提高實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的安全水平，同時(shí)兼顧管理效率和可操作性。3.2.1可燃?xì)怏w。可燃?xì)怏w危險(xiǎn)性涉及擴(kuò)散性、化學(xué)活潑性、最小點(diǎn)火能量等多個(gè)因素，從不同的角度評(píng)估其危險(xiǎn)程度是不同的。首先是防止發(fā)生泄漏。泄漏以后氣體的危險(xiǎn)性以其爆炸下限為控制指標(biāo)是最直觀的。危險(xiǎn)度最高的甲類可燃?xì)怏w，其在空氣中的爆炸下限為10%（指體積分?jǐn)?shù)，下同），而進(jìn)行燃燒類實(shí)驗(yàn)使用的氣體濃度較高，甚至是純氣。對(duì)于這類氣體的瓶裝純氣必須放在室外，通過固定的供氣管路引入室內(nèi)，且必須有防回火、防逆流裝置，這樣做可減少實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)源，提升實(shí)驗(yàn)室安全水平。對(duì)于專門配制的一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣，一般使用8L氣瓶（最大充裝壓力10MPa），在面積20m2高3m的房間內(nèi)，在最不利情況下，即瓶中氣體全部泄漏大約被稀釋75倍。因此，可根據(jù)實(shí)際的氣體濃度、氣瓶容量和房間空間容量進(jìn)行校核計(jì)算，以完全泄漏后的最大濃度不高于爆炸下限的1/3作為限值，這既是安全指標(biāo)，也是衛(wèi)生指標(biāo)[7]。高于限值的，不能在室內(nèi)過夜，用完立即移走；低于限值的可以在設(shè)置報(bào)警器、通風(fēng)、警告牌等安全措施后暫放在室內(nèi)，待階段性使用結(jié)束后移走。如果要求每天都必須移走，頻繁的管路拆裝會(huì)帶來更大的安全隱患。這是綜合考慮安全性和使用便利性之后的折中措施。其次是防靜電措施。一些可燃?xì)怏w在空氣中的最小點(diǎn)火能量極低，如氫氣僅為0.017mJ[8]，如果發(fā)生泄漏達(dá)到爆炸下限時(shí)，爆炸幾乎是不可避免的。因此氫氣要避免使用容易積聚靜電的聚四氟乙烯等非金屬管路，要使用金屬管路，并在氣瓶閥處和用氣設(shè)備端兩點(diǎn)重復(fù)接地。僅僅將氣瓶架接地不是好的辦法，因?yàn)闅馄科矿w和氣瓶架表面都有漆層，它們之間的電氣連接并不可靠。3.2.2毒性和腐蝕性氣體。毒性和腐蝕性氣體泄漏后能直接造成人員傷害，腐蝕性氣體還能腐蝕氣瓶造成氣瓶爆破，進(jìn)而造成人員傷害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2001—2013年發(fā)生的100起實(shí)驗(yàn)室事故中，典型毒性、腐蝕性氣體如液氨、液氯、光氣、一氧化碳造成的傷亡最嚴(yán)重，中毒人數(shù)占到了受傷人數(shù)的80%，因光氣和一氧化碳死亡2人占總死亡人數(shù)8人的25%[9]。毒性和腐蝕性氣體處理原則：（1）純氣和任意濃度的劇毒氣體（GB/T16163-2012中定義的劇毒氣體為L(zhǎng)C50≤200×10–6），都要求將氣瓶放在室外，通過管路引入室內(nèi)使用。（2）對(duì)于其他毒性氣體，以其LC50值的1/3作為限值，即根據(jù)房間空間總體積，在最不利情況下，瓶中的氣體全部泄漏時(shí)氣體被稀釋的倍數(shù)。當(dāng)濃度高于限值時(shí)，氣瓶要放在室外；低于限值時(shí)，在設(shè)置報(bào)警器、通風(fēng)、警告牌等安全措施后允許氣瓶暫放在室內(nèi)，但階段性使用完畢后要立即移走。3.2.3助燃?xì)怏w。主要指氧氣。風(fēng)險(xiǎn)之一是壓力高于2.94MPa的純氧和油脂接觸時(shí)會(huì)發(fā)生激烈的氧化反應(yīng)[10]，實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常會(huì)有機(jī)械加工或使用油浴等加熱設(shè)備，存在油脂的污染和擴(kuò)散，此時(shí)操作高壓純氧有重大風(fēng)險(xiǎn)。2002年4月7日，浙江平湖市一個(gè)五金修理店的學(xué)徒工在用沾滿油污的雙手開啟氧氣瓶閥時(shí)，氧氣瓶發(fā)生爆炸，造成該學(xué)徒工死亡，死者雙手被炸飛。初步分析可能是瓶閥漏氣，高壓氧遇油脂在有靜電或明火時(shí)發(fā)生爆炸[11]。《GB14194-2007壓縮氣體氣瓶充裝規(guī)定》中明確規(guī)定，氧氣瓶的瓶體和瓶閥不得沾染油脂或其他可燃物。風(fēng)險(xiǎn)之二是氧氣泄漏造成環(huán)境氧量高，實(shí)驗(yàn)室中電氣設(shè)備和加熱裝置較多，一般均為非防爆設(shè)備，當(dāng)氧量高于23%時(shí)，極易發(fā)生火災(zāi)[12]，而人員長(zhǎng)時(shí)間吸入高濃度氧氣會(huì)得富氧病[10]。3.2.4惰性氣體。主要是防止窒息。根據(jù)對(duì)4000余例急性化學(xué)中毒事故的統(tǒng)計(jì)，氮?dú)庵舷⑴诺?位[13]。人體對(duì)于氧氣的長(zhǎng)期安全界限是17%[14]，吸入純氮?dú)夂螅藛T會(huì)立即倒下不省人事，10秒至幾分鐘內(nèi)迅速死亡[15]。現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室門窗的密閉性普遍較好，特別是有的房間內(nèi)放置液氮罐，而液氮存在自然蒸發(fā)，會(huì)緩慢置換室內(nèi)的氧氣，如果人員快速進(jìn)入低氧房間，而房門因?yàn)榘惭b有閉門器自動(dòng)關(guān)閉，此時(shí)人員即使意識(shí)到風(fēng)險(xiǎn)，也可能無法自行走出而造成人身傷害。因此，這類房間應(yīng)強(qiáng)制安裝氧量報(bào)警器。

4結(jié)語

實(shí)驗(yàn)室氣瓶的安全管理是系統(tǒng)工程，組織措施和技術(shù)措施缺一不可。組織措施是根本，由良好的組織措施形成完善的安全體系；技術(shù)措施是抓手，在組織措施下發(fā)揮作用。在充分的安全培訓(xùn)、嚴(yán)格的檢查和獎(jiǎng)懲制度下，形成良性的安全文化和使用者良好的安全意識(shí)，杜絕實(shí)驗(yàn)室氣瓶安全事故的發(fā)生。

作者:楊銳明 禚玉群 單位:清華大學(xué)