高校燃烧与热防护类实验室安全管理研究与实践

董 雪， 祁 宁， 邢铁玲， 陈国强

（苏州大学纺织与服装工程学院现代丝绸国家工程实验室，江苏苏州 215123）

0 引 言

随着阻燃和热防护技术的研究需要，高等院校逐步建立了燃烧与热防护类实验室。但近年来，高校实验室火灾事故屡次发生，而燃烧与热防护类实验室仪器设备多为高温、高压、高辐射热类别，且涉及易燃、易爆品，实验过程中需频繁使用明火，具有极大的危险性，若操作不当、管理不到位，极易引起火灾、爆炸、烫伤或中毒等较为严重的事故。因此，该类实验室的安全管理工作非常重要，也一直是高校实验室安全检查的重点对象。结合燃烧与热防护类实验室安全管理的具体实践，针对该类实验室的危险特征，提出科学、完善的安全管理对策，对避免安全事故发生，提高实验室安全管理水平，充分发挥高校实验室作为教学、科研基地的作用具有重要的意义。

1 高校燃烧与热防护类实验室的特点

近年来，随着国内外阻燃和热防护性能测试技术的发展和相关标准及法律法规的逐步完善，燃烧与热防护类设备更加专业化、大型化和真实化，越来越趋于模拟实际火灾和作业现场。燃烧和热防护类设备专业性强、危险系数高，对实验用电、排风系统、消防设施、实验环境等要求较高，所有实验教学和科研实验都必须在专业的实验室中进行。

1.1 高温、高压、高辐射热等设备种类多

燃烧与热防护类仪器设备多为高温、高压、高辐射热、高对流热，一般占地面积大，操作复杂，本身具有一定的危险性，且需频繁动用明火试验。如烟雾密度箱的辐射锥和微型量热仪的分解炉温度分别高达700℃和900℃以上；高温液体及蒸汽热防护性能测试仪实验过程中会产生大量的高温蒸汽和高温液体飞溅；综合热防护性能测试仪需要长时间暴露在高对流热和高辐射热（总热通量84 kW／m2）的条件下，温度高达1 200℃以上，实验过程中需反复放置和取出试样，面对烧得发红的灯管和熊熊火焰，如果实验过程中操作不慎或仪器存在故障或缺陷很容易导致火灾、爆炸、中毒或烫伤等事故的发生。

1.2 易燃、易爆危险品数量多

燃烧与热防护类实验室的主要实验材料多为易燃、可燃物，如纺织品、树脂和橡胶等，这些危险源的存在增加了火灾的发生和消防安全管理的难度。灼烧类仪器如锥形量热仪、氧指数仪、燃烧试验机等都须使用丙烷、丁烷和液化气等易燃、易爆气体及氧气等助燃气体，实验室配有较多数量的氮气、氧气、丙烷、丁烷和液化气气瓶。另外，该类实验室中的大部分仪器都配备功率较大的空气压缩机。这些气瓶、压缩机等压力容器的使用、操作或管理不当，都会对实验室和师生的安全造成巨大的威胁。

1.3 产生有毒、有害烟气、粉尘或颗粒

纺织品、树脂、橡胶、泡沫等固体材料在燃烧过程中会产生SO2、HF、H2S、HCl、氮氧化物等有毒、有害气体、粉尘或颗粒物，这些燃烧产物会刺激人的眼睛、呼吸道粘膜，如果缺少有效的排风系统和必备的安全防护措施，都会对实验人员的身体健康造成极大的伤害，甚至会引起中毒、窒息或死亡。

1.4 实验人员数量多，流动性大，监管难度高

高校实验室一般都面向师生实行对外开放，实验人员主要是各类别学生和专职实验技术人员，流动人员数量多，且因为每年学生毕业，人员流动性大，存在安全知识和操作规程培训不到位的情况，任何一个人的不规范行为都有可能引发安全事故，尤其是发生突发情况，应急处理预案往往执行不到位，监管难度高，这也是高校实验室的普遍特点［1］。

2 高校燃烧与热防护类实验室存在的问题

2.1 安全责任意识淡薄

实验室里的实验人员主要是青年学生，他们更多是注重实验结果，而不重视实验过程安全，对潜在的危险及安全危害认识不足，且不愿意投入很多的精力去认真学习，甚至抱有侥幸心理，违规操作，认为只要不出事就是安全的。部分教师也存在着只重视学生实验技能的掌握，而忽视安全责任意识的培养［2］。同时，目前很多高校对该类实验室一般只作为安全检查的重点对象，很少实施专项管理，没有配备专职的消防安全管理人员，而是由实验技术人员兼任，这些非专业人员存在安全知识欠缺、遇到突发事故时应变能力不足以及对灭火器、消火栓、防爆柜、报警器等设施使用不熟练等问题，缺少对专业设施进行维护、检查与管理，给燃烧与热防护类实验室的安全管理埋下了隐患［3］。

2.2 安全管理体系不健全

实验室安全管理范围广泛，涉及水电、仪器设备、气体管路、消防设施、安全防护等多方面内容。部分高校将这些安全工作划分到不同部门，实验室遇到安全隐患需要整改往往需经过多个部门层层审批，而有些部门职责划分不明确，职能交叉，且缺少一定的专业性和规范性，很难保证问题得到快速、有效地解决［4］。部分高校关于燃烧与热防护类实验室安全知识较为零散，不全面，没有形成专业、系统性的教学体系。另外，还存在现有安全制度执行力不足、缺乏有效的督查等不良现象，严重制约了实验室安全管理水平的提高。

2.3 实验室布局和基础设施配置不合理

燃烧与热防护类实验室一般是在现有建成楼宇的基础上由二级单位（学院）进行装修，缺乏前期规划设计。部分高校老式实验楼结构设计、防火分区、水电、排风等设置不合理，无法满足现行的“科学实验室建筑设计规范”“建筑设计防火规范”等要求，更无法满足燃烧与热防护类实验室的特殊要求，且在后期整改过程中缺少系统性、专业性和科学性的指导，给实验室安全埋下了隐患，后期再改造造成巨大的人力、物力、财力的浪费。同时由于有些问题是最初的设计问题，很难彻底改变，使实验室长期存在安全风险［2-4］。①高温设备未单独安装、单独用电。部分高校因实验室面积不足，存在同一房间安装多台高温设备，造成使用空间受限和电路长期超负荷运转，甚至还存在高温、低温设备及与其他类别仪器混合摆放现象。②没有建立专用气体钢瓶室，仪器设备和气瓶混放在一个房间；没有按规定进行绑带等方式固定；不同种类气瓶未分类排放；气瓶未安排专人保管；气瓶老旧，长年未检验，存在泄漏、瓶体变形等情况。③缺乏火灾报警器、可燃气报警器、烟雾报警器、防爆柜等防火系统，或者防火系统年久已损坏，一旦发生火情无法迅速做出反应。2005年北京某大学实验楼发生火灾原因就是该实验楼年代久远，未配备烟感自动报警器，没能及时发现火灾［5］。④气体管路、阀门等不符合规定要求及老化问题。该类实验室气体管路和阀门涉及的种类繁杂，部分高校存在气体管路、阀门等不符合规定，甚至漏气、老化等情况，存在极大的安全隐患。

2.4 事故应急预案与安全演习未落实

事故应急预案是安全事故发生时的重要保障，为提高突发安全事故的处理效率，减少安全事故带来的损伤，保障实验人员的生命财产安全，必须制订并完善的事故应急预案［6］。根据地方政府、学校相关职能部门例行安全检查发现，有些高校的应急预案缺少或者华而不实，流于形式，内容缺少实用性和可操作性，也未能定期组织师生参加应急演练。

3 高校燃烧与热防护类实验室安全管理对策

3.1 建立健全安全管理体系，明确安全职责

该类实验室安全管理应严格按照国家和地方政府及行业颁布的各项法规、条例，建立校级、院级、实验室三级管理体系，制定相应的安全工作管理制度，通过协同管理，层层落实职责；在以人为本的基本原则上，根据实验室的实际情况对现有实验室管理制度进行完善和补充，建立健全安全管理制度体系［1］。同时，燃烧与热防护类实验室应根据自身特点，制定切实可行、有针对性的管理细则，如气瓶室专人保管，实验室24 h监控等，确保实验室安全管理工作规范化、制度化、有法可依、有章可循。

(1)建立双团队、双责管理制(见图1)。建立学院分管领导和实验室主任对实验室的安全管理团队工作具体负责；实验室安全秘书负责督促师生及相关人员定期排查安全隐患并及时整改［7］；实验技术人员与专职管理人员（可以学生兼任）直接负责仪器设备的常规维护，培训和指导实验操作，并熟悉消防器材的使用和安全事故紧急处理程序等实验室日常管理工作。明确使用团队的安全管理体系，让相关团队／课题负责人、团队安全员、实际使用的研究生等对该实验危险程度必须了解，并在实验进行中对整个燃烧与热防护类实验室负责。通过双责安全责任制度明确不同层级人员的安全管理范围和工作职责，做到事事有人管，层层有人抓，不互相推诿，形成实验室安全无死角，实验室安全人人参与的良好局面［8］。

(2)严格立项与审批制度。该类实验室改建、装修及设备改造，必须建立严格的申报、审批制度，所有基建改造项目需经过学院行文、领导审批，然后交由后勤基建管理处、实验设备管理中心等部门审批，负责审批的人员要深入现场勘察，竣工后必须组织多重验收，确保各项安全工作有章可循。根据燃烧与热防护实验室的具体情况，制定了“谁管理，谁负责”和“谁使用，谁负责”的制度［9］，严格规定进入实验室每个人的责任及义务，测试人员上岗前必须要进行全面的操作、特种安全培训和消防培训，进入实验室之前必须签订安全责任书［10］。

(3)制定仪器操作规程和作业指导书。必须制定详细的仪器操作规程、实验仪器药品管理规程以及安全管理规程等，并将制定的规程明文公示，粘贴上墙，作业指导书跟随仪器摆放，保证方便查阅、有据可依。另外，对于新仪器试运行、仪器维修后新使用等情况应加大跟踪监督次数，确保试验结果准确、可靠。

(4)实行激励机制。将实验室安全工作作为个人工作、学习的考核指标，实行安全事故否决制，例如苏州大学实验技术人员职称评定细则中明确规定实验技术人员任期内若发生严重的安全事故，3年内不得升职、职称评定和各类评奖、评优；学生若违规操作酿成重大安全事故不得参评奖学金且追究其导师责任。通过监督机制，及时消除实验室安全隐患、纠正实验人员的不安全行为。

3.2 加强宣传教育，实行安全教育培训制度

近年来，由于火灾安全事故频发，燃烧与热防护类实验室的安全管理问题受到社会的广泛关注和重视。加强宣传教育，牢固树立安全意识，对提升实验室安全管理水平和减少安全事故的发生意义重大。学院针对本科生、硕士生、博士生、专职教师等不同群体多途径加强宣传教育，通过调查问卷、多媒体课件、微课堂、安全考试系统等，分批组织新进本科生、研究生、新进实验教师进行培训和考试，获得实验室准入证才可进入实验室开展各项测试，拓宽了师生对实验安全知识的广度和深度。

(1)强化安全教育及培训。定期对测试人员进行安全知识宣讲，进入实验室要穿实验服；禁止在实验室内饮食；所有动用明火实验需两人同时在场方可测试；测试人员在测试中途不得离开实验室；燃烧试验过程中释放出SO2、H2S、HF、氮氧化物等有毒有害气体，实验人员要佩戴防毒面具或防护口罩、护目镜等；高温测试要佩戴高温防烫伤手套；燃烧测试结束后须打开通风系统，及时排出有毒有害气体；放假期间务必切断水源、电源、气源，保持实验室通风，防止安全事故的发生［9］。另外，定期对实验室管理人员的教学水平和业务水平进行专业化培训，提高专业技术人员的综合素质［11］。

(2)编写和印发实验室安全技能手册和宣传单。配有关于燃烧与热防护类仪器设备的放置地点、仪器功能、实验重要注意事项等详细说明的手册，便于查阅。另外，在对应实验室张贴“请实验后将气体管路残留气体燃尽”“请不要忘记关闭燃烧气阀”“请确保所有发烟燃烧样品全熄灭才可丢弃”“请勿接触高温设备，谨防烫伤”等警示性标识，以树立安全责任感和安全价值观［12］。

(3)做好防火、灭火教案，坚持消防演习。针对不同安全问题定期开展安全消防演练和逃生演练，普及安全防护和救护知识，使得各类人员在安全事故发生时能够做到准确判断并及时扼杀，避免事故造成的伤害［6］。

3.3 利用互联网技术，实现智能化管理

大型仪器的开放与共享是高校实验室建设的重要工作内容，也是高校教学与科研的重要支撑［13］。将微信公众平台与传统桌面网页端大型仪器共享测试平台相结合，开设微信公众号，将仪器相关信息、预约方法、互动交流功能等整合到微信公众号中并将其推广，全面提升了大型仪器平台的服务水平，预约管理流程见图2。

图2 实验室智能化管理

(1)通过微信公众号实现仪器预约管理。目前，我院燃烧与热防护类实验室所有仪器已纳入学院总实验室微信公众平台，全面实行微信预约管理系统，学生可自己通过手机客户端、网上实验室预约系统进行信息浏览与查询，自主选择实验内容和时间进行仪器预约，查看各类培训消息推送及仪器当前运行状态信息，还可以通过留言、评论等方法发表意见与看法，便于管理人员及时与用户沟通交流［14］。

(2)通过门禁系统控制人员出入。通过对实验室门改装刷卡锁，建立网络门禁管理系统，专业实验技术管理人员可通过控制发卡，限制人员的活动范围和了解每天进出实验室人员的信息［15］，同时通过预约管理系统发放门禁权限，可以实现预约实验开关门。

(3)通过监控系统与气体传感器记录日常运行。建立了燃烧和热防护实验室各房间的摄像监控，实现了无死角监控。此外，监控系统形成的影像资料不仅是安防的第一手资料，而且便于实验室管理人员随机、随时查看学生的实时测试情况。通过安装实验室温湿度、风速传感器以及气体分析传感器等实施监控实验室安全状态，发现任何危险情况立即通知管理者，并切断实验仪器与气体开关电源。

(4)开设虚拟仿真实验。针对燃烧类危险系数高、操作复杂的高温、高压类设备，必须在专业实验技术人员的指导下进行虚拟仿真实验，探讨实验过程中可能会出现的安全问题，并提出相应的解决方案，确保在相对安全的情况下进行拓展实验。在完成虚拟仿真实验后，方可独立预约真实实验。

3.4 加大安全工作投入，完善实验室基础设施

加大安全工作投入，保证燃烧与热防护类实验室安全经费的投入，定期对仪器设备、气体管路、通风系统、消防设施等进行维护，更新损坏和过期的消防设施，做好保障措施，消除技术性缺陷。

(1)加强仪器设备辅助设施的检修。该类实验室涉及高温、高压、有毒气体、高温蒸汽和液体等，所以应加强水电、供气管路、压力容器、气瓶等风险点的日常检查和防控，发现磨损、老化应立即停止使用并及时维修更换。另外，针对易燃易爆、助燃等气体，除了配有多种类别的灭火器外，还要安装火灾烟雾报警器、氧浓度探测仪，配备气体防爆柜，柜内装有回火阀、可燃气体泄露报警器和自动排风系统，若发生气体泄漏会自动报警，有利于管理人员及时发现。同时，不能忽略仪器设备安全防护设施的检查，如安全泄压阀、点火器、水阀等动作可靠性［15］。

(2)配备有效的消防环保和防护救助设施。该类实验室涉及有毒有害气体、烟尘或颗粒等，因此必须配备合理的通风系统，保证实验室环境的安全健康。还应配备急救箱和常用救助设施，如阻燃服、有毒气体防护口罩、护目镜、洗眼器、灭火器、紧急喷淋装置和专用废弃物垃圾桶等，避免发生意外。另外，要确保实验室安全逃生通道畅通；学会对烧伤、烫伤等事故及时进行救治。

(3)增加实验用房投入。燃烧与防护类高温设备功率大、占地面积大，危险性高，必须分开安装、独立用电，不得出现多台高温设备在同一个房间同时使用和高温、低温设备混合存放的现象，必须确保高温设备使用空间充足，更不能超负荷用电［16］。

4 结 语

人身安全是燃烧与热防护类实验室工作的核心价值所在，针对目前该类实验室建设与管理过程中存在的一些问题提出了建立健全实验室安全管理工作体系，完善各项基础安全防护措施，运用智能化管理系统，同时注重培养各类人员的安全责任意识的对策，以更高的标准、更好的举措落实到实验室的日常安全管理中，尽量减少和避免火灾等安全事故的发生，确保燃烧与热防护类实验室安全运行，为实验教学和科研工作的顺利开展提供坚实保障。