孫志強, 白向玉, 吳冬梅

(1. 中國礦業(yè)大學(xué) 保衛(wèi)處, 江蘇 徐州 221116； 2. 中國礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測繪學(xué)院, 江蘇 徐州 221116；3. 中國礦業(yè)大學(xué) 安全學(xué)院, 江蘇 徐州 221116)

高校實驗室是進行教學(xué)、科研活動的重要場所。近些年,隨著我國高等教育事業(yè)的快速發(fā)展,高校實驗室規(guī)模迅速擴大,實驗室用氣安全問題也日趨嚴峻,安全事故時有發(fā)生。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示,學(xué)校實驗室發(fā)生事故的概率是工廠的上百倍[1],其中壓力氣瓶事故造成人員傷亡的嚴重程度最大。2015年4月,某大學(xué)實驗室發(fā)生氣瓶爆炸事故,造成1人死亡、4人受傷；2015年12月,某大學(xué)化學(xué)系實驗室發(fā)生氣瓶爆炸事故,造成1人死亡[2]。

如何安全使用氣瓶是各高校必須重視和解決的問題。通過使用實驗室集中供氣系統(tǒng),實現(xiàn)“人瓶分離”,能夠有效降低事故造成的傷害,是一種安全級別非常高的措施。本文以中國礦業(yè)大學(xué)為例,針對實驗室氣瓶管理中的常見隱患,介紹我校實驗室供氣系統(tǒng)的應(yīng)用和安全管理舉措。

1 實驗室氣瓶管理常見隱患

為了滿足不同的教學(xué)科研需求,實驗室氣瓶存在種類較多、更換頻繁、長期存有等特點,給實驗室的安全管理提出了更高的要求。本著“隱患就是事故”的理念,梳理出實驗室氣瓶管理中的常見隱患及有效解決方法,可以預(yù)防事故的發(fā)生。目前常見的主要隱患如下:

(1) 相關(guān)企業(yè)缺乏必要資質(zhì),氣瓶存在來源安全問題；

(2) 氣瓶過檢驗期未及時檢驗,甚至超過強制報廢期未報廢；

(3) 氣瓶沒有醒目的標志,以專用氣瓶盛裝其他氣體；

(4) 將多種氣瓶隨意放置在普通實驗室內(nèi)設(shè)備附近,在實驗臺邊放置多達10多個氣瓶,缺少安全設(shè)施,缺少專人監(jiān)管[3]；

(5) 安全規(guī)章制度不健全；

(6) 使用人員沒有參加必要的培訓(xùn),缺乏安全操作知識等。

2 實驗室集中供氣系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用

集中供氣系統(tǒng)又稱中央供氣系統(tǒng),是一種越來越普遍被人們采用的一種供氣方式。它主要是由氣源、切換裝置、調(diào)壓裝置、終端用氣點、監(jiān)控及報警裝置組成。簡而言之,集中供氣系統(tǒng)將中央儲氣設(shè)備中的氣體經(jīng)切換裝置并調(diào)壓后通過管路系統(tǒng)輸送到各個分散的終端用氣點。2016年,我校投資1 000余萬元,為環(huán)測學(xué)院、化工學(xué)院、材料學(xué)院、安全學(xué)院等用氣單位建設(shè)了集中供氣系統(tǒng),真正實現(xiàn)了“人瓶分離”,充分保障了學(xué)校用氣安全。

2.1 實驗室集中供氣系統(tǒng)的構(gòu)成

中國礦業(yè)大學(xué)實驗室集中供氣系統(tǒng)由氣瓶房、供氣管路及實驗室用氣終端3部分組成。在進行實驗室集中供氣系統(tǒng)設(shè)計時,重點了考慮了氣瓶房的結(jié)構(gòu)、供氣管路的材質(zhì)、供氣壓力的穩(wěn)定性和安全防護等因素。我校實驗室集中供氣系統(tǒng)設(shè)計如圖1所示,建成的集中供氣系統(tǒng)如圖2—7所示。

2.2 重點部位的建設(shè)及功能

實驗室集中供氣系統(tǒng)應(yīng)由具有相關(guān)資質(zhì)的單位進行設(shè)計和建設(shè),各重點部位的建設(shè)和功能如下:

(1) 氣瓶房。作為氣瓶集中儲存的地點,選址應(yīng)科學(xué)合理,禁止熱源和火源。氣瓶房應(yīng)采用防爆設(shè)計,留有泄壓墻,并根據(jù)氣瓶種類進行合理分區(qū)。其組成主要包括:防爆氣瓶柜、雙(單)瓶自動供氣系統(tǒng)、防爆照明系統(tǒng)、雙聯(lián)動防爆排風(fēng)系統(tǒng)、防爆監(jiān)控系統(tǒng)、泄漏報警系統(tǒng)和個人安全防護系統(tǒng)等。特別指出的是,對于存放氫氣、乙炔等易燃易爆氣體的房間,其內(nèi)部電源開關(guān)、插座、管線等應(yīng)按防爆要求設(shè)計,同時氣瓶輸出端加裝回火器,可阻止火焰回流氣瓶引發(fā)爆炸。對于密閉存放惰性氣體的房間,應(yīng)該加裝氧含量報警裝置。

圖1 實驗室供氣系統(tǒng)設(shè)計圖

圖2 專用氣瓶存儲柜

圖3 氣瓶房雙聯(lián)動排風(fēng)系統(tǒng)

圖4 個人安全防護設(shè)施

圖5 沿線泄漏報警系統(tǒng)

圖6 低壓報警系統(tǒng)和用氣終端控制系統(tǒng)

圖7 沿線供氣管路

(2) 供氣管路。采用SS 316L BA級的不銹鋼管道,經(jīng)過酸洗鈍化后進行全程無縫焊接,不存在連接接頭,以保證氣體的純度和密封性能。對于易燃易爆氣體、腐蝕性氣體的管路,沿途設(shè)有泄漏報警器,以保障用氣安全。本材質(zhì)供氣管路具有以下特點[4]:對所有氣體無滲透性,吸附效應(yīng)最少,對所輸送的氣體呈化學(xué)惰性,能快速使輸送的氣體達到平衡。

(3) 終端控制系統(tǒng)。設(shè)置了調(diào)壓閥、壓力表和開關(guān)閥,終端控制前設(shè)置了過濾器,以保證氣體的純度要求和平穩(wěn)的壓力輸送,滿足不同儀器設(shè)備的需求。

(4) 泄漏報警系統(tǒng)。采用一對多泄漏報警系統(tǒng),泄露報警探頭主要安裝在氣瓶房、供氣沿線和用氣終端,報警器主機安裝在管理人員辦公室或樓道。其作用是用于顯示報警探頭所監(jiān)測的易燃易爆或有毒有害氣體的濃度數(shù)值,泄漏發(fā)生時,報警器主機會發(fā)出聲光報警,及時通知管理人員。

(5) 雙聯(lián)動排風(fēng)系統(tǒng)。易燃易爆氣體、有毒有害氣體應(yīng)存放在設(shè)有報警裝置的專用氣瓶柜內(nèi),并通過專用管道將氣瓶柜與室外相連。當(dāng)泄漏發(fā)生時,氣瓶柜內(nèi)風(fēng)機會自動運轉(zhuǎn)將泄漏氣體排到室外。當(dāng)泄漏量較大時,會觸發(fā)氣體存儲房間內(nèi)的泄漏報警裝置,此時房間內(nèi)風(fēng)機會自動啟動,將室內(nèi)泄漏氣體排到室外,從而實現(xiàn)了雙聯(lián)動排風(fēng)。

(6) 低壓報警系統(tǒng)。主要安裝在樓道或管理人員辦公室,用于監(jiān)測氣瓶或供氣管道的壓力。當(dāng)監(jiān)測部位壓力低于所設(shè)置的壓力數(shù)值臨界點時,會發(fā)出聲光報警,通知管理人員更換鋼瓶,防止氣體突然中斷給儀器帶來的損害。

(7) 自動切換系統(tǒng)?？蛇B接控制雙瓶或多瓶氣體,通過調(diào)節(jié)調(diào)壓閥輸出壓力,可調(diào)節(jié)優(yōu)先輸出一側(cè)與備用輸出一側(cè)壓力。供氣時,先使用優(yōu)先輸出的一側(cè)氣體,在鋼瓶使用壓力至臨界點時,自動切換備用輸出一側(cè)進行供氣,從而達到自動切換的效果。

(8) 個人安全防護系統(tǒng)。氣瓶房、用氣終端應(yīng)配備必要的滅火設(shè)施,此外氣瓶房還應(yīng)配備自動滅火系統(tǒng)、靜電消除設(shè)施、過濾式空氣呼吸器和防化服等,以保障管理和使用人員的個人安全。

2.3 實驗室集中供氣系統(tǒng)的特點

實驗室集中供氣系統(tǒng)的特點主要體現(xiàn)在以下4個方面:

(1) 安全性。在實驗室集中供氣系統(tǒng)中,雖然使用鋼瓶供氣,但鋼瓶被放置在工作區(qū)外的一個安全區(qū)域,使用者可以通過配備的遠程切斷系統(tǒng)在緊急狀況下切斷氣體供應(yīng)；鋼瓶儲存區(qū)的合理布置可以保持可燃性容器和助燃性容器間的安全間距,工作場所附近不再有高壓設(shè)備,有毒或可燃氣體泄漏的潛在危險也得以避免；鋼瓶必須由培訓(xùn)合格的人員來操作以減少重大事故發(fā)生的概率。

(2) 經(jīng)濟性。建設(shè)一個集中的氣瓶房可以節(jié)省有限的實驗室空間,更換鋼瓶時不需要切斷氣體,節(jié)省了時間并保證了氣體的連續(xù)供應(yīng)。使用者只需管理較少的鋼瓶,支付較少的鋼瓶租金,因為使用同一氣體的所有使用點來自于同一個氣源。此種供應(yīng)方式最終會減少運輸費用,減少退還給氣體公司空瓶中的余氣量,使得鋼瓶管理更統(tǒng)一和規(guī)范。

(3) 純度?？纱祾叩臏p壓器面板可以充分保持氣體的指定純度,鋼瓶更換頻率的減少大大降低了雜質(zhì)進入系統(tǒng)的概率。

(4) 工作流程。集中供氣系統(tǒng)可以將氣體出口放置在使用點處,可以更合理地設(shè)計工作場所；通過監(jiān)控和報警系統(tǒng)也能夠更輕松地控制供氣過程。因此,工作流程得到明顯的優(yōu)化。

3 實驗室集中供氣系統(tǒng)的安全管理

3.1 專人分層管理,明確各級職責(zé)

實驗室供氣系統(tǒng)投入使用后,安全管理尤為重要。制定實驗室工作人員崗位職責(zé),對從事實驗室工作的教師、研究人員、實驗技術(shù)人員、管理人員,要有明確的職責(zé)分工、各司其職,將氣瓶安全管理作為實驗室績效考核的重要組成部分[5-6]。

氣瓶的管理和使用一定要嚴謹,根據(jù)“誰使用、誰管理,誰主管、誰負責(zé)”的原則[7-8],各科研團隊和教師所使用的氣瓶,雖然集中到氣瓶房統(tǒng)一管理,但不能只是由所在單位安排專人完全統(tǒng)管,必須明確單位和氣瓶使用人各自的安全管理范圍和責(zé)任。如單位安排專人負責(zé)氣瓶房、供氣管路的日常管理和安全檢查等工作；氣瓶使用人負責(zé)實驗室內(nèi)供氣管路和相關(guān)設(shè)備的管理和檢查,并負責(zé)其所用氣瓶的更換等工作。各級責(zé)任人既要守土有責(zé),又要通力配合、齊心協(xié)力做好供氣系統(tǒng)的安全管理。

3.2 制定完善制度,確?？茖W(xué)管理

通過制定供氣系統(tǒng)管理制度、安全檢查制度、使用人員登記制度等管理辦法,科學(xué)規(guī)范地完成相關(guān)工作。其中,安全檢查是安全管理的重要內(nèi)容之一,是安全管理工作的一個基本環(huán)節(jié)[9],通過落實這些制度辦法,確保物在安全狀態(tài)、人有安全行為。如本校新購買/更換氣瓶程序為:教師提出用氣申請,填寫“中國礦業(yè)大學(xué)易燃易爆危險物品使用申請表”“中國礦業(yè)大學(xué)易燃易爆危險物品使用備案表”,簽署“中國礦業(yè)大學(xué)易燃易爆危險物品安全責(zé)任書”“中國礦業(yè)大學(xué)易燃易爆危險物品實驗安全承諾書”→負責(zé)人審核簽字→從正規(guī)廠家購置氣體(提交相關(guān)合格證復(fù)印件到單位備案)→更換/連接氣瓶→檢查接口氣密性→鎖閉氣瓶柜→鎖閉氣瓶房。

3.3 加強培訓(xùn)教育,確保規(guī)范操作

氣瓶安全知識的缺乏是導(dǎo)致實驗室事故的主要原因之一[10],加強實驗室氣瓶安全培訓(xùn),提高應(yīng)對風(fēng)險的能力尤為重要。我校在施行實驗室安全準入制度的基礎(chǔ)上,要求各二級單位和實驗室有針對性地進行實驗室安全教育、培訓(xùn)操作規(guī)程。實驗人員在使用氣路前,必須進行使用操作培訓(xùn),培訓(xùn)合格才能準許使用,并填寫氣路使用培訓(xùn)合格證明書報單位備案。

4 結(jié)語

實驗室集中供氣系統(tǒng)將氣瓶集中到氣瓶房,通過供氣管路為各用氣實驗室供氣,將人與氣瓶分離開來,能夠充分保證教學(xué)、科研活動的正常持續(xù),實現(xiàn)快速安全維護,降低了故障率以及使用和維護成本,減少了爆燃和中毒等事故的發(fā)生概率,保護了實驗人員的生命安全和公共財產(chǎn)安全。