實驗室集中供氣系統安全管理的探討

沙鵬，卜文闖(中國石油長慶石化公司，陜西 咸陽 712000)

0 引言

石化實驗室承擔著企業原料分析、成品檢驗、環境監測等工作，分析過程中不僅使用大量危險化學品，而且部分使用還會使用明火加熱。近年來，實驗室事故處于高發態勢，特別是實驗過程中氣體爆炸事故較多。其中由危化品引發的火災和爆炸事故占實驗室事故總數的 60% 以上，而易燃氣體和加壓氣體所引發的火災爆炸事故則占危化品所引發火災爆炸事故的31%左右[1]。

實驗室安全事故的發生具有一定規律性，不是偶然和難以預料的，主要是由人、物、環境三個方面的因素造成。因此，從預防層面加強相關工作，切實采取技術及管理措施，可以有效杜絕氣體類安全事故的發生。

1 壓縮氣體概述

1.1 定義及分類

壓縮氣體，是指在-50 ℃下加壓時完全是氣態的氣體，包括臨界溫度低于或者等于-50 ℃的氣體。

1.2 壓縮氣體主要特性

(1)可壓縮性。一定量的氣體在溫度不變時，所加的壓力越大，其體積就會變得越小，若繼續加壓就會壓縮成液態。

(2)膨脹性。氣體在光照或受熱后，溫度升高，分子間的熱運動加劇，體積增大，若在一定的密閉容器內，氣體受熱的溫度越高，其膨脹后形成的壓力越大。一般壓縮氣體和液化氣體都盛裝在密閉的容器內，如果受高溫、曝曬，氣體極易膨脹產生很大的壓力。當壓力超過容器的耐壓強度時，就會造成爆炸事故。

(3)爆炸性。易燃可燃氣體與空氣能形成爆炸性混合物，遇到明火極易發生燃燒爆炸。

(4)其他。除具有易燃性、毒性外，還具有刺激性、致敏性，腐蝕性、窒息性等。

1.3 存儲方式

以瓶裝壓縮氣體為主，從結構形式上說，有無縫鋼瓶，也有焊接及其他鋼瓶；從瓶體材質上分，有鋼質氣瓶，也有錳合金氣瓶或其他復合材料氣瓶；從工作壓力來分，有高壓氣瓶(≥8 MPa)，也有低壓氣瓶(＜8 MPa)；從氣瓶容積來分，較常見的是小容積氣瓶(≤12 L)和中容積氣瓶(12～100 L)。

2 集中供氣系統的構成

中心的集中供氣系統包括氣源、切換裝置、調壓 裝置、終端用氣點、監控報警裝置等。實驗室用氣由位于主體建筑外的氣瓶間通過主管道和分支管道引人大樓，供給終端用氣點。同時，根據實驗室的用氣情況安裝泄漏、低壓報警裝置 ，將信號傳送至中央監控系統，以便員工迅速處理[2]。

3 壓縮氣瓶日常操作及注意事項

裝有壓縮氣體的鋼瓶沉重，難以移動，不正確的操作壓縮氣體鋼瓶會導致扭傷，損傷、摔傷或者擦傷，如果由于誤操作，氣體從鋼瓶中溢出，會發生氣體危險，如：起火、爆炸、中毒和凍傷，正確的操作以防止壓縮氣體鋼瓶對人員造成的傷害，在日常操作時，需做到如下11點。

(1)禁止拉拽或滑動鋼瓶，以防止鋼瓶摔倒，用合適的手推車及其他設施移動鋼瓶，避免鋼瓶之間劇烈相撞，操作時需注意正確佩戴個人防護裝備，佩戴護目鏡、皮手套，勞保鞋和其他合適的裝備；(2)壓縮氣瓶硬保持直立，務必用框架或者圍欄固定；(3)壓縮氣體鋼瓶應遠離熱源、火種，置通風陰涼處，防止日光曝曬，嚴禁受熱，可燃性氣體鋼瓶必須與氧氣瓶分開存放，周圍不得堆放任何易燃物品，易燃氣體嚴禁接觸火種；(4)使用完畢時按規定關閉閥門，主閥應擰緊不得泄露，日常工作中做到按時巡檢；(5)不得將鋼瓶內的氣體全部用完，一般要保留0.05 MPa以上的殘留壓力(減壓閥表壓)，可燃性氣體如乙炔應剩余0.2～0.3 MPa；(6)為了避免各種氣體混淆而用錯氣體，通常在氣瓶外部涂以特定的顏色以便區別，并在瓶上瓶內氣體的名稱；(7)絕不可以使油脂或其他易燃有機物沾在氣瓶上(特別是氣門嘴和減壓閥)，也不得用棉、麻等物堵住，以防燃燒引起事故；(8)各種氣瓶應按照國家規定定期檢驗，使用過程中必須要注意觀察鋼瓶的狀態，如發現有嚴重腐蝕或其他損傷，應停止使用并及時報檢；(9)灌裝壓縮氣體鋼瓶，只能由有資格的壓縮氣體制造商操作，鋼瓶返還給供貨商時，要正確關閉氣瓶閥門，正確安裝鋼瓶帽；(10)存儲可燃、爆炸性氣體氣瓶的庫房(氣瓶間)內照明設施設備必須防爆，電器開關和熔斷器都應在庫房(氣瓶間)外，同時應設避雷裝置，禁止將氣瓶放置到可能導電的地方；(11)氣瓶應在通風良好的場所使用，如果在通風條件差或狹窄的場地里使用氣瓶，應采取相應的安全措施，以防止出現氧氣不足，或危險氣體濃度加大的現象，安全措施主要包括強制通風，氧氣監測和氣體檢測等。

4 集中供氣系統安全管理對策

氣瓶及氣路管線往往分布在各實驗室，特別是氣路管線，大多在吊頂內部鋪設，出現問題不易檢查，對其應實行全流程安全管理，應落實好購買、驗收、保存、使用、維護等各個環節的安全措施。

4.1 明確崗位職責

建立實驗室氣體管理制度，明確各級管理職責，通過日常檢查，視頻抽查，工作質量檢查等方式，督促職責落實。管理制度應包含：管理規定，應急預案，出入庫驗收規范，巡回檢查要求，周知卡等相關制度文件。結合崗位職責，每年組織崗位人員簽訂安全環保責任書，保證實驗室安全。結合制度和崗位職責，細化安全生產責任制，推進安全管理全員履職，實行安全生產責任清單式管理，明確HSE職責中工作任務及標準，工作結果，考評周期，考評細則等要求，確保崗位安全生產責任制有效落實。在建全各項安全管理制度的基礎上，明確獎懲制度，同時做好關于壓縮氣瓶使用的培訓教育，樹立全員安全意識。

4.2 購買及驗收

壓縮氣體具有特殊性，氣體本身屬于危險化學品，盛裝容器屬于特種設備，在氣瓶驗收過程，必須同時對照兩方面標準。首先購買時選擇有資質單位，并且要查看供應商及氣體生產廠家資質文件，詳細核查純度、規格、氣體組份等與所訂貨產品是否一致，防止供貨單位發錯貨等情況發生。其次查看所供氣體“一書一簽”是否規范，16個方面內容是否齊全準確，查看器存儲要求及禁忌性。最后是查看氣瓶是否符合TSG 23—2021《氣瓶安全技術規程》規范要求，查看附件完好性，是否按期檢驗，瓶體顏色標識是否正確，受腐蝕情況等，嚴把所購產品的質量關。

4.3 壓力容器和管道使用及保存

氣瓶等壓力容器在使用及保存過程中，要特別注意預防傾倒，受損和泄漏。在實驗室內使用氣瓶時，一般應放在氣瓶柜內或采取其他防傾倒措施。采取固定措施時，一般固定在鋼瓶的中部附近，不能僅僅固定在下部，更不能直接固定閥門。氣瓶等應放在干燥、通風處，杜絕潮濕、雨淋及接觸腐蝕性物質，防止慢性受損；氣瓶等應遠離非固定物體，以免遭受機械性損傷；氣瓶等應遠離明火、高溫物體、日光照射處、易燃易爆處等，以免受到高溫及火災等安全事故的影響。高壓管道可能較長，其沿途經過處應注意防止因日曬、雨淋、機械力等受到損害。

4.4 氣體泄漏預防及檢查措施

做好人員氣路系統日常巡回檢查，每2 h記錄一次各氣體壓力，對照壓力監控系統和氣體用量，判斷是否有異常泄漏情況，以本部門實驗室為例，各類氣體日消耗量不超過0.5 MPa。定期開展氣密檢查，使用肥皂水檢漏，將肥皂水涂抹在閥門、氣路等處，如有氣泡發生，則說明有漏氣現象。對于管道長，管線復雜，漏氣疑點多的系統，可使用全系統保壓檢測。先將管道充滿一定壓力的氣體，關閉進氣閥門和出口閥門，保壓一段時間，觀察反應系統壓力表是否降低，然后逐段排查壓力變化，確定漏點。

4.5 開展風險辨識

定期開展風險辨識，使用JSA、SCL等工具，從設施到人員操作進行全方面風險辨識。使用JSA對更換和使用氣體各步驟進行辨識，確定風險等級，制定防范措施。使用安全檢查表對設施進行風險辨識，將氣路管線分為若干單元進行風險辨識，從失效原因，后果，分計等多方面進行辨識，確定主要風險點，從技術、管理、應急、教育、個體防護五個方面制定防范措施，提前預防事故發生。

4.6 風險等級劃分方法

風險等級劃分以風險評估矩陣法為例。在確定事故發生概率和事故后果嚴重程度的基礎上，明確風險等級劃分標準，建立風險矩陣。將風險按從高到低的順序分為四個等級：I級重大風險、II級較大風險、III級一般風險、IV級低風險。

4.7 加強事故事件分析

事故樹分析法以系統較易發生且后果嚴重的事故(即頂上事件)作為分析目標，通過調查與該事故有關的所有原因事件和各種因素，經過層層分析，逐級找出最終不能再分解的直接原因事件(即基本事件)。將特定的事故和各層原因事件之間用邏輯門符號連接起來，得到形象、簡潔的表達其邏輯關系的邏輯圖形，即事故樹圖。根據分析的結果，找出事故發生的主要原因，探明控制項上事件發生的有效途徑，確定安全對策措施，制定應急預案。以氫氣瓶爆炸為例，原因有外力破壞、氣瓶不合格等情況，現以氫氣瓶爆炸為頂上事件，逐級分析導致事故發生的各種原因，編制氫氣瓶爆炸事故樹。

5 結語

對實驗室氣體的風險情況按照氣體的物理化學性質及其來源進行了分析，提出了明確需要預防的事故類型。提出從購買、驗收、保存、使用、維護等各個環節加強供氣系統安全管理的若干措施。從管理制度、集中供氣系統構成、氣瓶使用注意事項、安全工具的應用等幾個方面進行了探討，為進一步完善實驗室集中供氣系統的安全管理提供了參考。