楊銳明,禚玉群
基于組織措施和技術(shù)措施的高校實(shí)驗(yàn)室氣瓶安全管理
楊銳明,禚玉群
(清華大學(xué) 熱科學(xué)與動(dòng)力工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100084)
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、采購平臺建設(shè)、培訓(xùn)和準(zhǔn)入體系建設(shè);二級機(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。
本質(zhì)安全;管理;氣瓶;組織措施;技術(shù)措施
高校的理工類、材料類、分析測試類實(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0.2 MPa(表壓),且壓力與容積的乘積大于或者等于1.0 MPa·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)、儲存、使用、經(jīng)營和運(yùn)輸時(shí)應(yīng)當(dāng)遵守《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l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?!稓馄堪踩O(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。
組織措施不考慮具體的氣體種類、氣瓶的安全使用技術(shù),它是一種對全部氣瓶普適的約束措施。
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)營亂象,因此,應(yīng)根據(jù)所處城市氣體供應(yīng)市場的現(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,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《TSG R4001-2006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)營許可證、道路運(yùn)輸經(jīng)營許可證和道路運(yùn)輸營運(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。
應(yīng)該開發(fā)一套網(wǎng)上購買、審批系統(tǒng)。購買行為經(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)審批的采購無法報(bào)銷。各管理層級因此可掌握存量,特別是對于易燃、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。在氣體購置中建立“適量夠用”原則,不應(yīng)為了簡化購買手續(xù),大量購置后在封閉空間內(nèi)存放。
氣瓶的固有危險(xiǎn)性決定了要對其進(jìn)行定期檢驗(yàn)。《TSG R0006-2014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。
建立校級、院系級、實(shí)驗(yàn)室級三級培訓(xùn)和考試體系,不同級別具有不同的針對性,在培訓(xùn)安全使用知識的同時(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。
安全預(yù)案的制訂應(yīng)針對各用氣實(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上報(bào)制度。
技術(shù)措施是指對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。
通用技術(shù)措施是指對于各種氣體均適用的技術(shù)措施,如瓶內(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)致瓶內(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,瓶內(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。
我國根據(jù)《GB/T 16163-2012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。對于專門配制的一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣,一般使用8 L氣瓶(最大充裝壓力10 MPa),在面積20 m2高3 m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0.017 mJ[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/T 16163- 2012中定義的劇毒氣體為LC50≤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2.94 MPa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]?!禛B 14194-2007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]。人體對于氧氣的長期安全界限是17%[14],吸入純氮?dú)夂?,人員會(huì)立即倒下不省人事,10秒至幾分鐘內(nèi)迅速死亡[15]?,F(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。
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,杜絕實(shí)驗(yàn)室氣瓶安全事故的發(fā)生。
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Safety management of gas cylinders in university laboratories based on organizational and technical measures
YANG Ruiming, ZHUO Yuqun
(Key Laboratory of Thermal Science and Power Engineering of Ministry of Education, Tsinghua University, Beijing 100084, China)
A new idea of cylinder management in university laboratories based on organizational and technical measures is put forward. University-level functional departments focus on the construction of organizational measures, including supplier qualification audit, procurement platform construction, training and access system construction, and based on the implementation of organizational measures, the laboratories of secondary institutions adopt different technical measures according to different kinds of gases in the storage and use of cylinders, forming a foundation of organizational measures.
intrinsic safety; management; gas cylinder; organizational measures; technical measures
X923
A
1002-4956(2019)12-0252-04
10.16791/j.cnki.sjg.2019.12.059
2019-05-08
楊銳明(1970—),男,北京,學(xué)士,高級工程師,主要從事實(shí)驗(yàn)室儀器管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及實(shí)驗(yàn)室安全建設(shè)和管理。E-mail: yangrm@tsinghua.edu.cn