高校燃燒與熱防護類實驗室安全管理研究與實踐

董 雪， 祁 寧， 邢鐵玲， 陳國強

（蘇州大學紡織與服裝工程學院現代絲綢國家工程實驗室，江蘇蘇州 215123）

0 引 言

隨著阻燃和熱防護技術的研究需要，高等院校逐步建立了燃燒與熱防護類實驗室。但近年來，高校實驗室火災事故屢次發生，而燃燒與熱防護類實驗室儀器設備多為高溫、高壓、高輻射熱類別，且涉及易燃、易爆品，實驗過程中需頻繁使用明火，具有極大的危險性，若操作不當、管理不到位，極易引起火災、爆炸、燙傷或中毒等較為嚴重的事故。因此，該類實驗室的安全管理工作非常重要，也一直是高校實驗室安全檢查的重點對象。結合燃燒與熱防護類實驗室安全管理的具體實踐，針對該類實驗室的危險特征，提出科學、完善的安全管理對策，對避免安全事故發生，提高實驗室安全管理水平，充分發揮高校實驗室作為教學、科研基地的作用具有重要的意義。

1 高校燃燒與熱防護類實驗室的特點

近年來，隨著國內外阻燃和熱防護性能測試技術的發展和相關標準及法律法規的逐步完善，燃燒與熱防護類設備更加專業化、大型化和真實化，越來越趨于模擬實際火災和作業現場。燃燒和熱防護類設備專業性強、危險系數高，對實驗用電、排風系統、消防設施、實驗環境等要求較高，所有實驗教學和科研實驗都必須在專業的實驗室中進行。

1.1 高溫、高壓、高輻射熱等設備種類多

燃燒與熱防護類儀器設備多為高溫、高壓、高輻射熱、高對流熱，一般占地面積大，操作復雜，本身具有一定的危險性，且需頻繁動用明火試驗。如煙霧密度箱的輻射錐和微型量熱儀的分解爐溫度分別高達700℃和900℃以上；高溫液體及蒸汽熱防護性能測試儀實驗過程中會產生大量的高溫蒸汽和高溫液體飛濺；綜合熱防護性能測試儀需要長時間暴露在高對流熱和高輻射熱（總熱通量84 kW／m2）的條件下，溫度高達1 200℃以上，實驗過程中需反復放置和取出試樣，面對燒得發紅的燈管和熊熊火焰，如果實驗過程中操作不慎或儀器存在故障或缺陷很容易導致火災、爆炸、中毒或燙傷等事故的發生。

1.2 易燃、易爆危險品數量多

燃燒與熱防護類實驗室的主要實驗材料多為易燃、可燃物，如紡織品、樹脂和橡膠等，這些危險源的存在增加了火災的發生和消防安全管理的難度。灼燒類儀器如錐形量熱儀、氧指數儀、燃燒試驗機等都須使用丙烷、丁烷和液化氣等易燃、易爆氣體及氧氣等助燃氣體，實驗室配有較多數量的氮氣、氧氣、丙烷、丁烷和液化氣氣瓶。另外，該類實驗室中的大部分儀器都配備功率較大的空氣壓縮機。這些氣瓶、壓縮機等壓力容器的使用、操作或管理不當，都會對實驗室和師生的安全造成巨大的威脅。

1.3 產生有毒、有害煙氣、粉塵或顆粒

紡織品、樹脂、橡膠、泡沫等固體材料在燃燒過程中會產生SO2、HF、H2S、HCl、氮氧化物等有毒、有害氣體、粉塵或顆粒物，這些燃燒產物會刺激人的眼睛、呼吸道粘膜，如果缺少有效的排風系統和必備的安全防護措施，都會對實驗人員的身體健康造成極大的傷害，甚至會引起中毒、窒息或死亡。

1.4 實驗人員數量多，流動性大，監管難度高

高校實驗室一般都面向師生實行對外開放，實驗人員主要是各類別學生和專職實驗技術人員，流動人員數量多，且因為每年學生畢業，人員流動性大，存在安全知識和操作規程培訓不到位的情況，任何一個人的不規范行為都有可能引發安全事故，尤其是發生突發情況，應急處理預案往往執行不到位，監管難度高，這也是高校實驗室的普遍特點［1］。

2 高校燃燒與熱防護類實驗室存在的問題

2.1 安全責任意識淡薄

實驗室里的實驗人員主要是青年學生，他們更多是注重實驗結果，而不重視實驗過程安全，對潛在的危險及安全危害認識不足，且不愿意投入很多的精力去認真學習，甚至抱有僥幸心理，違規操作，認為只要不出事就是安全的。部分教師也存在著只重視學生實驗技能的掌握，而忽視安全責任意識的培養［2］。同時，目前很多高校對該類實驗室一般只作為安全檢查的重點對象，很少實施專項管理，沒有配備專職的消防安全管理人員，而是由實驗技術人員兼任，這些非專業人員存在安全知識欠缺、遇到突發事故時應變能力不足以及對滅火器、消火栓、防爆柜、報警器等設施使用不熟練等問題，缺少對專業設施進行維護、檢查與管理，給燃燒與熱防護類實驗室的安全管理埋下了隱患［3］。

2.2 安全管理體系不健全

實驗室安全管理范圍廣泛，涉及水電、儀器設備、氣體管路、消防設施、安全防護等多方面內容。部分高校將這些安全工作劃分到不同部門，實驗室遇到安全隱患需要整改往往需經過多個部門層層審批，而有些部門職責劃分不明確，職能交叉，且缺少一定的專業性和規范性，很難保證問題得到快速、有效地解決［4］。部分高校關于燃燒與熱防護類實驗室安全知識較為零散，不全面，沒有形成專業、系統性的教學體系。另外，還存在現有安全制度執行力不足、缺乏有效的督查等不良現象，嚴重制約了實驗室安全管理水平的提高。

2.3 實驗室布局和基礎設施配置不合理

燃燒與熱防護類實驗室一般是在現有建成樓宇的基礎上由二級單位（學院）進行裝修，缺乏前期規劃設計。部分高校老式實驗樓結構設計、防火分區、水電、排風等設置不合理，無法滿足現行的“科學實驗室建筑設計規范”“建筑設計防火規范”等要求，更無法滿足燃燒與熱防護類實驗室的特殊要求，且在后期整改過程中缺少系統性、專業性和科學性的指導，給實驗室安全埋下了隱患，后期再改造造成巨大的人力、物力、財力的浪費。同時由于有些問題是最初的設計問題，很難徹底改變，使實驗室長期存在安全風險［2-4］。①高溫設備未單獨安裝、單獨用電。部分高校因實驗室面積不足，存在同一房間安裝多臺高溫設備，造成使用空間受限和電路長期超負荷運轉，甚至還存在高溫、低溫設備及與其他類別儀器混合擺放現象。②沒有建立專用氣體鋼瓶室，儀器設備和氣瓶混放在一個房間；沒有按規定進行綁帶等方式固定；不同種類氣瓶未分類排放；氣瓶未安排專人保管；氣瓶老舊，長年未檢驗，存在泄漏、瓶體變形等情況。③缺乏火災報警器、可燃氣報警器、煙霧報警器、防爆柜等防火系統，或者防火系統年久已損壞，一旦發生火情無法迅速做出反應。2005年北京某大學實驗樓發生火災原因就是該實驗樓年代久遠，未配備煙感自動報警器，沒能及時發現火災［5］。④氣體管路、閥門等不符合規定要求及老化問題。該類實驗室氣體管路和閥門涉及的種類繁雜，部分高校存在氣體管路、閥門等不符合規定，甚至漏氣、老化等情況，存在極大的安全隱患。

2.4 事故應急預案與安全演習未落實

事故應急預案是安全事故發生時的重要保障，為提高突發安全事故的處理效率，減少安全事故帶來的損傷，保障實驗人員的生命財產安全，必須制訂并完善的事故應急預案［6］。根據地方政府、學校相關職能部門例行安全檢查發現，有些高校的應急預案缺少或者華而不實，流于形式，內容缺少實用性和可操作性，也未能定期組織師生參加應急演練。

3 高校燃燒與熱防護類實驗室安全管理對策

3.1 建立健全安全管理體系，明確安全職責

該類實驗室安全管理應嚴格按照國家和地方政府及行業頒布的各項法規、條例，建立校級、院級、實驗室三級管理體系，制定相應的安全工作管理制度，通過協同管理，層層落實職責；在以人為本的基本原則上，根據實驗室的實際情況對現有實驗室管理制度進行完善和補充，建立健全安全管理制度體系［1］。同時，燃燒與熱防護類實驗室應根據自身特點，制定切實可行、有針對性的管理細則，如氣瓶室專人保管，實驗室24 h監控等，確保實驗室安全管理工作規范化、制度化、有法可依、有章可循。

(1)建立雙團隊、雙責管理制(見圖1)。建立學院分管領導和實驗室主任對實驗室的安全管理團隊工作具體負責；實驗室安全秘書負責督促師生及相關人員定期排查安全隱患并及時整改［7］；實驗技術人員與專職管理人員（可以學生兼任）直接負責儀器設備的常規維護，培訓和指導實驗操作，并熟悉消防器材的使用和安全事故緊急處理程序等實驗室日常管理工作。明確使用團隊的安全管理體系，讓相關團隊／課題負責人、團隊安全員、實際使用的研究生等對該實驗危險程度必須了解，并在實驗進行中對整個燃燒與熱防護類實驗室負責。通過雙責安全責任制度明確不同層級人員的安全管理范圍和工作職責，做到事事有人管，層層有人抓，不互相推諉，形成實驗室安全無死角，實驗室安全人人參與的良好局面［8］。

(2)嚴格立項與審批制度。該類實驗室改建、裝修及設備改造，必須建立嚴格的申報、審批制度，所有基建改造項目需經過學院行文、領導審批，然后交由后勤基建管理處、實驗設備管理中心等部門審批，負責審批的人員要深入現場勘察，竣工后必須組織多重驗收，確保各項安全工作有章可循。根據燃燒與熱防護實驗室的具體情況，制定了“誰管理，誰負責”和“誰使用，誰負責”的制度［9］，嚴格規定進入實驗室每個人的責任及義務，測試人員上崗前必須要進行全面的操作、特種安全培訓和消防培訓，進入實驗室之前必須簽訂安全責任書［10］。

(3)制定儀器操作規程和作業指導書。必須制定詳細的儀器操作規程、實驗儀器藥品管理規程以及安全管理規程等，并將制定的規程明文公示，粘貼上墻，作業指導書跟隨儀器擺放，保證方便查閱、有據可依。另外，對于新儀器試運行、儀器維修后新使用等情況應加大跟蹤監督次數，確保試驗結果準確、可靠。

(4)實行激勵機制。將實驗室安全工作作為個人工作、學習的考核指標，實行安全事故否決制，例如蘇州大學實驗技術人員職稱評定細則中明確規定實驗技術人員任期內若發生嚴重的安全事故，3年內不得升職、職稱評定和各類評獎、評優；學生若違規操作釀成重大安全事故不得參評獎學金且追究其導師責任。通過監督機制，及時消除實驗室安全隱患、糾正實驗人員的不安全行為。

3.2 加強宣傳教育，實行安全教育培訓制度

近年來，由于火災安全事故頻發，燃燒與熱防護類實驗室的安全管理問題受到社會的廣泛關注和重視。加強宣傳教育，牢固樹立安全意識，對提升實驗室安全管理水平和減少安全事故的發生意義重大。學院針對本科生、碩士生、博士生、專職教師等不同群體多途徑加強宣傳教育，通過調查問卷、多媒體課件、微課堂、安全考試系統等，分批組織新進本科生、研究生、新進實驗教師進行培訓和考試，獲得實驗室準入證才可進入實驗室開展各項測試，拓寬了師生對實驗安全知識的廣度和深度。

(1)強化安全教育及培訓。定期對測試人員進行安全知識宣講，進入實驗室要穿實驗服；禁止在實驗室內飲食；所有動用明火實驗需兩人同時在場方可測試；測試人員在測試中途不得離開實驗室；燃燒試驗過程中釋放出SO2、H2S、HF、氮氧化物等有毒有害氣體，實驗人員要佩戴防毒面具或防護口罩、護目鏡等；高溫測試要佩戴高溫防燙傷手套；燃燒測試結束后須打開通風系統，及時排出有毒有害氣體；放假期間務必切斷水源、電源、氣源，保持實驗室通風，防止安全事故的發生［9］。另外，定期對實驗室管理人員的教學水平和業務水平進行專業化培訓，提高專業技術人員的綜合素質［11］。

(2)編寫和印發實驗室安全技能手冊和宣傳單。配有關于燃燒與熱防護類儀器設備的放置地點、儀器功能、實驗重要注意事項等詳細說明的手冊，便于查閱。另外，在對應實驗室張貼“請實驗后將氣體管路殘留氣體燃盡”“請不要忘記關閉燃燒氣閥”“請確保所有發煙燃燒樣品全熄滅才可丟棄”“請勿接觸高溫設備，謹防燙傷”等警示性標識，以樹立安全責任感和安全價值觀［12］。

(3)做好防火、滅火教案，堅持消防演習。針對不同安全問題定期開展安全消防演練和逃生演練，普及安全防護和救護知識，使得各類人員在安全事故發生時能夠做到準確判斷并及時扼殺，避免事故造成的傷害［6］。

3.3 利用互聯網技術，實現智能化管理

大型儀器的開放與共享是高校實驗室建設的重要工作內容，也是高校教學與科研的重要支撐［13］。將微信公眾平臺與傳統桌面網頁端大型儀器共享測試平臺相結合，開設微信公眾號，將儀器相關信息、預約方法、互動交流功能等整合到微信公眾號中并將其推廣，全面提升了大型儀器平臺的服務水平，預約管理流程見圖2。

圖2 實驗室智能化管理

(1)通過微信公眾號實現儀器預約管理。目前，我院燃燒與熱防護類實驗室所有儀器已納入學院總實驗室微信公眾平臺，全面實行微信預約管理系統，學生可自己通過手機客戶端、網上實驗室預約系統進行信息瀏覽與查詢，自主選擇實驗內容和時間進行儀器預約，查看各類培訓消息推送及儀器當前運行狀態信息，還可以通過留言、評論等方法發表意見與看法，便于管理人員及時與用戶溝通交流［14］。

(2)通過門禁系統控制人員出入。通過對實驗室門改裝刷卡鎖，建立網絡門禁管理系統，專業實驗技術管理人員可通過控制發卡，限制人員的活動范圍和了解每天進出實驗室人員的信息［15］，同時通過預約管理系統發放門禁權限，可以實現預約實驗開關門。

(3)通過監控系統與氣體傳感器記錄日常運行。建立了燃燒和熱防護實驗室各房間的攝像監控，實現了無死角監控。此外，監控系統形成的影像資料不僅是安防的第一手資料，而且便于實驗室管理人員隨機、隨時查看學生的實時測試情況。通過安裝實驗室溫濕度、風速傳感器以及氣體分析傳感器等實施監控實驗室安全狀態，發現任何危險情況立即通知管理者，并切斷實驗儀器與氣體開關電源。

(4)開設虛擬仿真實驗。針對燃燒類危險系數高、操作復雜的高溫、高壓類設備，必須在專業實驗技術人員的指導下進行虛擬仿真實驗，探討實驗過程中可能會出現的安全問題，并提出相應的解決方案，確保在相對安全的情況下進行拓展實驗。在完成虛擬仿真實驗后，方可獨立預約真實實驗。

3.4 加大安全工作投入，完善實驗室基礎設施

加大安全工作投入，保證燃燒與熱防護類實驗室安全經費的投入，定期對儀器設備、氣體管路、通風系統、消防設施等進行維護，更新損壞和過期的消防設施，做好保障措施，消除技術性缺陷。

(1)加強儀器設備輔助設施的檢修。該類實驗室涉及高溫、高壓、有毒氣體、高溫蒸汽和液體等，所以應加強水電、供氣管路、壓力容器、氣瓶等風險點的日常檢查和防控，發現磨損、老化應立即停止使用并及時維修更換。另外，針對易燃易爆、助燃等氣體，除了配有多種類別的滅火器外，還要安裝火災煙霧報警器、氧濃度探測儀，配備氣體防爆柜，柜內裝有回火閥、可燃氣體泄露報警器和自動排風系統，若發生氣體泄漏會自動報警，有利于管理人員及時發現。同時，不能忽略儀器設備安全防護設施的檢查，如安全泄壓閥、點火器、水閥等動作可靠性［15］。

(2)配備有效的消防環保和防護救助設施。該類實驗室涉及有毒有害氣體、煙塵或顆粒等，因此必須配備合理的通風系統，保證實驗室環境的安全健康。還應配備急救箱和常用救助設施，如阻燃服、有毒氣體防護口罩、護目鏡、洗眼器、滅火器、緊急噴淋裝置和專用廢棄物垃圾桶等，避免發生意外。另外，要確保實驗室安全逃生通道暢通；學會對燒傷、燙傷等事故及時進行救治。

(3)增加實驗用房投入。燃燒與防護類高溫設備功率大、占地面積大，危險性高，必須分開安裝、獨立用電，不得出現多臺高溫設備在同一個房間同時使用和高溫、低溫設備混合存放的現象，必須確保高溫設備使用空間充足，更不能超負荷用電［16］。

4 結 語

人身安全是燃燒與熱防護類實驗室工作的核心價值所在，針對目前該類實驗室建設與管理過程中存在的一些問題提出了建立健全實驗室安全管理工作體系，完善各項基礎安全防護措施，運用智能化管理系統，同時注重培養各類人員的安全責任意識的對策，以更高的標準、更好的舉措落實到實驗室的日常安全管理中，盡量減少和避免火災等安全事故的發生，確保燃燒與熱防護類實驗室安全運行，為實驗教學和科研工作的順利開展提供堅實保障。