高校實(shí)驗(yàn)室氣體安全管理機(jī)制探索與實(shí)踐

費(fèi)妮娜， 李晨晨， 孫 莉， 凌 昊， 徐宏勇

（華東理工大學(xué)a.化工學(xué)院；b.實(shí)驗(yàn)室與裝備處（安全環(huán)保辦公室），上海200237）

0 引 言

氣體事故是實(shí)驗(yàn)室安全事故的最主要成因之一。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，80起爆炸事故中就有20起與壓縮氣體和液化氣體相關(guān)［1］。氣瓶事故的致災(zāi)因子主要包括傾倒、泄漏和爆炸［2］，氣瓶事故極易在高校實(shí)驗(yàn)室發(fā)生［3］，一旦發(fā)生，相較于其他實(shí)驗(yàn)室事故更易引起人員的傷亡。

由于不斷擴(kuò)大和深入的教學(xué)和科研工作的需要，我國(guó)高校實(shí)驗(yàn)室用氣規(guī)模不斷擴(kuò)大，用氣風(fēng)險(xiǎn)明顯增加，加強(qiáng)管理與控制迫在眉睫。以化工學(xué)院為例，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室科研用氣的種類(lèi)多達(dá)50余種，氣瓶總量長(zhǎng)期保持在1 000瓶左右。其中既有大量的惰性氣體用于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的載氣和反應(yīng)過(guò)程的保護(hù)氣，也有各種各樣參與反應(yīng)過(guò)程的氣體，包含有相當(dāng)一部分的有毒氣體、可燃?xì)怏w和氧化性氣體，用氣風(fēng)險(xiǎn)控制成為實(shí)驗(yàn)室安全管理的首要工作。

目前，國(guó)內(nèi)高校對(duì)實(shí)驗(yàn)室氣體管理工作尚未引起足夠的重視。對(duì)于此課題的研究主要集中在氣體減量替代方案和培訓(xùn)，缺乏系統(tǒng)性的研究。而對(duì)于培訓(xùn)的介紹多為概述，不具備針對(duì)性且缺少實(shí)操方案。

為了加強(qiáng)氣瓶全生命周期管理工作，進(jìn)一步提升實(shí)驗(yàn)室本質(zhì)安全，化工學(xué)院進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究和實(shí)踐。結(jié)合學(xué)院實(shí)際建立了氣瓶、氣路供應(yīng)商遴選制度，利用數(shù)字化HSE系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了氣瓶的動(dòng)態(tài)監(jiān)管，并建立氣體安全培訓(xùn)矩陣，通過(guò)減量替代等手段減少了氣瓶數(shù)量，提升了實(shí)驗(yàn)室用氣管理水平。

1 實(shí)驗(yàn)室氣瓶隱患分析

除了日常實(shí)驗(yàn)室安全檢查，學(xué)院針對(duì)性地開(kāi)展了氣瓶安全專(zhuān)項(xiàng)檢查，檢查內(nèi)容包括減壓裝置、氣體報(bào)警裝置和管道的安裝以及氣瓶存放、使用是否規(guī)范等多個(gè)方面。根據(jù)檢查結(jié)果，實(shí)驗(yàn)室氣體使用常見(jiàn)違規(guī)情節(jié)及比例如圖1所示。通過(guò)圖1分析發(fā)現(xiàn)工作中還存在著許多隱患。

圖1 實(shí)驗(yàn)室氣體使用常見(jiàn)違規(guī)情節(jié)

1.1 監(jiān)管機(jī)制不健全，供應(yīng)商參差不齊

檢查結(jié)果表明，氣瓶缺少手柄或瓶帽（36%）、氣體管路搭建不合規(guī)（16%）、無(wú)可燃?xì)怏w偵測(cè)器（10%）、氣瓶過(guò)期未處理或超期使用（3%）和氣體與材料不兼容或標(biāo)識(shí)不明（3%）這5項(xiàng)均與氣體供應(yīng)商或?qū)嶒?yàn)室氣體管路建設(shè)商有關(guān)，合計(jì)68%。這些問(wèn)題的暴露，一方面表明供應(yīng)商準(zhǔn)入環(huán)節(jié)存在漏洞，另一方面表明學(xué)校在驗(yàn)收環(huán)節(jié)存在不足。管理實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)對(duì)氣瓶供應(yīng)和實(shí)驗(yàn)室氣路建設(shè)的準(zhǔn)入門(mén)檻過(guò)于寬松，造成了目前市場(chǎng)上供應(yīng)商參差不齊，部分氣體供應(yīng)商提供的氣瓶缺少必要的附件，或者氣瓶本身不在強(qiáng)檢有效期內(nèi)，或者缺少化學(xué)品安全技術(shù)說(shuō)明書(shū)（SDS）；部分氣路建設(shè)商缺乏基本的職業(yè)安全素養(yǎng)，在安全附件或閥門(mén)選擇上存在誤區(qū)，這些都給實(shí)驗(yàn)室安全帶來(lái)了極大的隱患。因此，對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行有效監(jiān)督，是實(shí)現(xiàn)氣瓶本質(zhì)安全的必要條件之一。

1.2 培訓(xùn)內(nèi)容不系統(tǒng)，培訓(xùn)人員未全覆蓋

檢查結(jié)果表明，氣瓶與減壓閥鏈接的不規(guī)范（13%）、存放不合理（7%）、氣瓶的固定（9%）、氣瓶過(guò)期未處理或超期使用（3%）、房間內(nèi)氣瓶數(shù)量較多（3%）、氣體與材料不兼容或標(biāo)識(shí)不明（3%）這6項(xiàng)均與氣瓶的直接使用者有關(guān)，合計(jì)占違規(guī)事件的38%。這些問(wèn)題的暴露，表明對(duì)使用者的加壓氣體安全培訓(xùn)存在不足。目前國(guó)內(nèi)外高校都很重視實(shí)驗(yàn)室的安全培訓(xùn)［4-7］，但多數(shù)學(xué)校僅設(shè)置單次講座或1～2課時(shí)的理論課程。安全培訓(xùn)內(nèi)容不夠系統(tǒng)［8-9］，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)氣瓶安全知識(shí)以及操作規(guī)范一知半解，對(duì)氣體事故的應(yīng)急處置能力非常薄弱。此外，供應(yīng)商在校園內(nèi)不合規(guī)搬運(yùn)行為屢見(jiàn)不鮮，對(duì)于供應(yīng)商的準(zhǔn)入培訓(xùn)在高?；咎幵谝粋€(gè)起步階段。因此，如何完善培訓(xùn)體系，加強(qiáng)培訓(xùn)內(nèi)容的時(shí)效性，應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的多變性，是實(shí)驗(yàn)室氣體安全管理過(guò)程中亟須破解的難題之一。

1.3 實(shí)驗(yàn)室氣瓶存量多，動(dòng)態(tài)監(jiān)管難度大

檢查結(jié)果表明，氣瓶未按要求固定（9%）、氣瓶存放不合理（7%）、氣瓶過(guò)期未處理或者超期使用（3%）、房間內(nèi)氣瓶數(shù)較多（3%）這4項(xiàng)均與氣瓶的數(shù)量多、管理難度大有關(guān)，合計(jì)占違規(guī)事件的22%。由于學(xué)科特點(diǎn)，化工學(xué)院研究過(guò)程中涉及到大量氣體使用。氣瓶存量常年在800～1 000瓶之間波動(dòng)，年購(gòu)置氣瓶數(shù)量大約在1 500～2 000瓶之間，涉及50余種氣體，其中易燃、有毒、腐蝕性氣體等氣體占比約為40～50%。氣瓶數(shù)量多、種類(lèi)雜的現(xiàn)狀不僅壓縮了有限的實(shí)驗(yàn)空間，還極大增加學(xué)校和院系的管理難度。因此，如何掌握氣瓶流動(dòng)情況，實(shí)現(xiàn)氣瓶使用的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和管理是我校實(shí)驗(yàn)室安全管理工作的瓶頸之一。

2 氣瓶安全管理措施

氣瓶風(fēng)險(xiǎn)管理是高校實(shí)驗(yàn)室氣體安全管理的重要組成部分［10-11］?；W(xué)院為了破解實(shí)驗(yàn)室氣體安全管理難題，針對(duì)氣瓶管理現(xiàn)狀，在氣體管理機(jī)制上所采取一系列措施。

2.1 加強(qiáng)供應(yīng)商遴選，建立“準(zhǔn)入-退出”機(jī)制

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道［12-14］，目前國(guó)內(nèi)清華大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)、東華大學(xué)等已經(jīng)建立了氣瓶供應(yīng)商遴選機(jī)制，供應(yīng)商需要滿足相關(guān)必要資質(zhì)才可以提供運(yùn)輸保障、用戶服務(wù)以及輔助相關(guān)職能部門(mén)監(jiān)管等系列工作。

化工學(xué)院根據(jù)兄弟高校的經(jīng)驗(yàn)與學(xué)校的管理規(guī)定，建立了“氣瓶與氣路供應(yīng)商遴選評(píng)價(jià)辦法”，明確了打分細(xì)則，除了要求氣瓶供應(yīng)商具備相關(guān)資質(zhì)外，還設(shè)置了氣瓶驗(yàn)收的5個(gè)評(píng)分項(xiàng)：①氣瓶是否有清晰可見(jiàn)外表涂色和警示標(biāo)簽，氣瓶顏色應(yīng)滿足GB7144的要求，警示標(biāo)簽應(yīng)滿足GB16804的要求；②氣瓶是否存在腐蝕、變形、磨損、裂紋等嚴(yán)重缺陷；③氣瓶的附件（瓶帽、瓶閥）是否齊全、完好；④氣瓶是否超過(guò)定期檢驗(yàn)周期；⑤卸車(chē)時(shí)應(yīng)在氣瓶落地點(diǎn)鋪上軟墊或橡膠皮墊，逐個(gè)卸車(chē)，嚴(yán)禁溜放。學(xué)生一旦發(fā)現(xiàn)違規(guī)項(xiàng)，可以當(dāng)場(chǎng)拒絕或通過(guò)HSE管家系統(tǒng)微信小程序向?qū)W校管理部門(mén)舉報(bào)，校安全管理部門(mén)會(huì)按照相應(yīng)的管理細(xì)則進(jìn)行扣分，并定期向教師公布各單位的得分情況，教師可以在采購(gòu)優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商氣瓶時(shí)作為參考。同時(shí)，校安全管理部門(mén)每年定期遴選得分較高的優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商，淘汰得分較低的供應(yīng)商。對(duì)于氣體管路建設(shè)的供應(yīng)商也建立遴選機(jī)制，通過(guò)集中供氣招標(biāo)，選擇國(guó)際上一流的實(shí)驗(yàn)室氣路供應(yīng)商為學(xué)校提供長(zhǎng)期服務(wù)，確保實(shí)驗(yàn)室氣路符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并在合同中約定定期開(kāi)展保壓測(cè)試及安全附件校驗(yàn)，確保用氣安全。

2.2 提升安全意識(shí)，建立氣瓶知識(shí)培訓(xùn)矩陣

化工學(xué)院借助校HSE管家系統(tǒng)平臺(tái)，提出了實(shí)驗(yàn)室氣瓶知識(shí)培訓(xùn)矩陣的培訓(xùn)模式，建立了學(xué)校、學(xué)院、課題組三級(jí)安全培訓(xùn)與考核機(jī)制。

對(duì)標(biāo)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合學(xué)院實(shí)際情況，將人員分為氣瓶直接使用者、間接使用者和其他人員三類(lèi)。直接使用者指直接使用氣體的師生及相關(guān)人員，如直接操作、搬運(yùn)氣瓶的人等，具有較高風(fēng)險(xiǎn)；間接使用者指與氣體設(shè)施處于同一環(huán)境的人，如其他實(shí)驗(yàn)人員、鋼瓶運(yùn)送司機(jī)等，具有較低風(fēng)險(xiǎn)；其他人員指有可能接近氣體設(shè)施的人員，如實(shí)驗(yàn)樓宇保潔人員等。

采取線上線下混合的教學(xué)培訓(xùn)模式，開(kāi)展關(guān)于法律法規(guī)規(guī)范、學(xué)校及學(xué)院相關(guān)規(guī)定、氣體特性及風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別等12個(gè)項(xiàng)目的專(zhuān)題培訓(xùn)（詳見(jiàn)表1）。借助HSE管家系統(tǒng)的線上培訓(xùn)模塊，針對(duì)不同人物角色，匹配不同模塊學(xué)習(xí)內(nèi)容，建立場(chǎng)景化實(shí)驗(yàn)室安全教育教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)全面覆蓋、深入指導(dǎo)和精準(zhǔn)教育。線下培訓(xùn)包括課題組開(kāi)展的實(shí)操培訓(xùn)和針對(duì)性的理論培訓(xùn)。通過(guò)氣體安全培訓(xùn)相關(guān)考試是實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)入的必備條件，管理人員、科研工作者、學(xué)生和校外人員經(jīng)過(guò)線上線下相關(guān)的培訓(xùn)后，需要根據(jù)不同身份登錄線上系統(tǒng)進(jìn)行考試。直接使用者的培訓(xùn)頻次為每年1次，系統(tǒng)保存記錄5年。

表1 氣瓶知識(shí)培訓(xùn)矩陣

2.3 夯實(shí)過(guò)程管控，建立動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)管理機(jī)制

為提升化工安全數(shù)字化管理水平，學(xué)校建立了HSE管家系統(tǒng)，并于2020年12月全面正式投入使用，成為國(guó)內(nèi)較早借助數(shù)字化手段進(jìn)行氣瓶動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理的高校。HSE系統(tǒng)中，氣瓶均有自己專(zhuān)屬的電子標(biāo)簽，包含“所在大樓、房間號(hào)、供應(yīng)商名稱(chēng)、氣體種類(lèi)、管控級(jí)別、氣瓶規(guī)格、氣瓶狀態(tài)、下檢年月”等信息，建立了“錄入人”既是鋼瓶負(fù)責(zé)人的制度，從而實(shí)現(xiàn)了“一瓶一碼一人一檔案”的管理目的（見(jiàn)圖2）。同時(shí)利用系統(tǒng)內(nèi)置的氣瓶風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的固有風(fēng)險(xiǎn)作出判斷，為實(shí)驗(yàn)室的風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控提供數(shù)據(jù)參考及預(yù)警。

圖2 HSE管家系統(tǒng)PC端及小程序端

2.4 校院聯(lián)動(dòng)，建立實(shí)驗(yàn)室用氣新模式

為了有效減少氣瓶數(shù)量，控制用氣風(fēng)險(xiǎn)，校安全管理部門(mén)和學(xué)院聯(lián)動(dòng)，積極開(kāi)展氣瓶“替代減量”工作。

（1）采用氣體發(fā)生器“替代”氣瓶。學(xué)院以本科專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)中心為試點(diǎn)，用氫氣發(fā)生器替代氫氣氣瓶，目前10臺(tái)氣相色譜均以采用氫氣發(fā)生器作為氣源，這一措施有效降低了實(shí)驗(yàn)中心的用氣風(fēng)險(xiǎn)。在試點(diǎn)成功的基礎(chǔ)上，學(xué)院建立了氫氣氣瓶準(zhǔn)入制度，原則上所有氫氣用氣點(diǎn)均采用氫氣氣體發(fā)生器，如因?qū)嶒?yàn)需要，需專(zhuān)門(mén)提出申請(qǐng)，由學(xué)院安全委員會(huì)審核通過(guò)，目前已經(jīng)替代了氫氣用氣點(diǎn)15個(gè)。使用氣體發(fā)生器在有效降低風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，還降低了后續(xù)的用氣開(kāi)支，并節(jié)約了實(shí)驗(yàn)室有限的空間，增加了實(shí)驗(yàn)室布置的靈活性。

（2）優(yōu)先采購(gòu)小容量氣瓶，減少實(shí)驗(yàn)室“僵尸”氣瓶。超過(guò)下檢年月的氣瓶通常稱(chēng)之為“僵尸”鋼瓶，通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)，由于很多實(shí)驗(yàn)室用氣量有限，當(dāng)采購(gòu)40L或50L氣瓶時(shí)，單個(gè)氣瓶的使用時(shí)間往往會(huì)超過(guò)下檢年月，造成安全隱患及不必要的浪費(fèi)。為了解決這一問(wèn)題，在氣瓶準(zhǔn)入環(huán)節(jié)，要求填報(bào)氣體用途及預(yù)估氣量，為師生推薦合理的氣瓶容量，從而減少氣瓶在實(shí)驗(yàn)室的周轉(zhuǎn)周期。同時(shí)在氣瓶存放時(shí)間超過(guò)1年或者達(dá)到檢驗(yàn)周期時(shí)，數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)予以標(biāo)記并在首頁(yè)顯示，同時(shí)自動(dòng)推送提醒用房負(fù)責(zé)人，有效解決因氣瓶過(guò)期未檢驗(yàn)帶來(lái)的安全隱患，封堵“僵尸”氣瓶形成的路徑。

（3）開(kāi)展集中供氣項(xiàng)目建設(shè)，減少實(shí)驗(yàn)室氣瓶數(shù)量。為確保樓宇實(shí)驗(yàn)室壓力氣瓶的使用安全，化工學(xué)院實(shí)驗(yàn)16樓于2019年開(kāi)展了集中供氣項(xiàng)目的招標(biāo)。實(shí)驗(yàn)室集中供氣系統(tǒng)是指將氣源按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范集中放置（氣瓶間，氣瓶柜，特氣柜）并布置管道到各用氣點(diǎn)的供氣方式，具有維護(hù)簡(jiǎn)單、氣流穩(wěn)定、使用安全、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)［15-16］。對(duì)于使用頻率高，需求量大的氣體應(yīng)采用集中供氣方式。結(jié)合實(shí)際情況，化工學(xué)院的集中供氣方案主要以課題組為單位，將氣瓶氣源集中或部分集中存放于指定房間，各房間的氣瓶依據(jù)氣體兼容性分類(lèi)存放于氣體柜中。項(xiàng)目涉及氣瓶數(shù)量268個(gè)，用氣點(diǎn)512個(gè)，項(xiàng)目完成后實(shí)驗(yàn)16樓將減少氫氣、一氧化碳、硫化氫、乙炔等氣瓶153個(gè)，大幅度降低了實(shí)驗(yàn)室用氣安全隱患。

3 結(jié) 語(yǔ)

一流的大學(xué)需要一流的實(shí)驗(yàn)室HSE管理作為支撐，目前實(shí)驗(yàn)室用氣安全受到越來(lái)越多的關(guān)注?；W(xué)院聚焦氣瓶安全使用與管控，以氣瓶氣路供應(yīng)商遴選、培訓(xùn)矩陣體系建立、數(shù)字化臺(tái)賬系統(tǒng)推進(jìn)、氣瓶減量替代為手段，切實(shí)減少氣瓶數(shù)量和用氣風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，降低因操作和管理知識(shí)欠缺所帶來(lái)的安全隱患。1年多以來(lái)，學(xué)院減少氣瓶數(shù)量200余個(gè)，有效提升管理效率，構(gòu)建了氣瓶全生命周期管理體系，提升實(shí)驗(yàn)室本質(zhì)安全。