高校实验室三类典型火灾的初期处置与预防

卢东霖

有研究表明，火灾和爆炸占实验室事故的86.9%以上。究其原因，一方面实验室各种化学试剂、压力容器和电气设备相对集中，火灾隐患叠加，操作不慎就可能引发火情。另一方面，实验人员在遭遇火情时，没有根据燃烧类型、发展阶段进行正确处置，导致燃烧在时间上、空间上失去控制，形成火灾。火灾发生最初的3—5分钟，初起烟雾大、可燃物质燃烧面积小、火焰不高、热辐射不强、火势发展缓慢，被称为“初期火灾”，是灭火的最好时机。不同实验室发生火灾燃烧的种类不同，扑灭初期火灾的方法也不同。根据现行标准，火灾被分为6类：固体物质燃烧火灾（A类）、液体或可熔化固体火灾（B类）、气体火灾（C类）、金属火灾（D类）、带电物体燃烧火灾（E类）以及烹饪器具内的烹饪物火灾（F类），其中CDE三类典型火灾的初期处置专业性较强。

本文结合实验室火灾典型案例的实际，从火灾特点、处置节点与操作要点三个层次分析了CDE三类典型火灾的初期处置技术，并从防火设计规范、合理配置灭火设施、引火源防控、物料管理以及提升消防安全教育能力等五个方面提出了预防和减少实验室火灾的建议。

实验室气体燃烧火灾与初期处置

实验室可燃气体种类很多，有氢气、一氧化碳、小分子烷烃、小分子烯烃、乙炔等。这些可燃气体（液化石油气除外）分子密度小、扩散快，一旦浓度处于爆炸极限范围，遇火源即可引发爆燃。2015 年4月5日，中国矿业大学化工学院实验室在实验过程中不幸发生（甲烷）储气钢瓶爆燃事故，致5人受伤，1人抢救无效死亡。

（一） 实验室气体燃烧火灾的特点

根据《火灾分类》，气体燃烧火灾属于C类火灾，具有蔓延速度快、温度高、扑救困难的特点。为防止C类火灾，实验人员在使用可燃气体前，要保持室内通风，核对二维码信息，检验可燃气体纯度；使用可燃气体时，严禁同时使用明火，打开氧气瓶时应缓慢转动阀门以防金属摩擦产生静电引发事故；实验室没有气体报警装置的，可配备便携式气体检测仪。实验操作过程中，一旦发生C类火灾，实验人员切忌盲目灭火。

（二）实验室气体燃烧火灾的初期处置

在处置C类初期火灾前，实验人员应保持冷静，第一时间报警，根据火情合理选择灭火剂，如ABC干粉、BC干粉、二氧化碳、惰性气体等。

在处置C类初期火灾时，要注意以下事项：第一，应首先扑灭外围被火源引燃的可燃物，阻断火源蔓延途径，控制过火面积（即火烧面积）。第二，如果火场中还有其他气体钢瓶，应使用消防水枪对气体钢瓶进行冷却保护，等待专业消防救援人员处置。第三，如果是实验室输气管道泄漏着火，应设法关闭气源阀门。第四，远离横卧燃烧的气体钢瓶。

在处置C类初期火灾后，还要注意防止可燃气体泄漏，以防可燃气体达到爆炸极限，形成预混气，受到热源（如电火花）引发爆炸。清理现场时，要注意观察现场危险征兆，如果发现气体钢瓶体积膨胀、安全阀尖叫、晃动时，应果断放弃清理，迅速撤退。

研究表明，使用气体灭火剂对可燃气体爆炸也有一定的抑制效果。以丙酮蒸汽为例，氮气和二氧化碳等灭火剂同时也是抑爆剂，随着抑爆剂浓度的增加，可燃气体浓度逐渐脱离爆炸极限范围，合适浓度的气体灭火剂可以使泄漏的可燃气体完全退出爆炸浓度极限。

实验室金属燃烧火灾与初期处置

实验室用金属有诸多种类，其中广泛应用且又能形成火灾的主要有钠、锂、镁、铝等部分碱金属或三乙基铝等金属化合物。2018年12月26日，北京交通大学市政与环境工程实验室在进行垃圾渗滤液污水处理科研试验期间发生爆炸，继而引发镁粉爆燃和其他可燃物燃烧，事故造成3人死亡。

（一）实验室金属燃烧火灾的特点

根据《火灾分类》，金属火灾属于D类火灾，具有燃烧温度高、热辐射大、扑救困难大的特点，如果是金属粉尘燃烧还会引发爆炸。因此，扑救金属火灾对实验室人员与设备均有一定要求。为防止D类火灾，实验人员在取用活泼金属时，要注意以下事项：第一，双人保管、双人使用，其中1人应为经验丰富的实验员，确保火情发生时有人处置。第二，活泼金属应存放于符合安全条件的储存场所，例如，金属钠应保存在煤油或石蜡中。第三，实验前评估安全风险，存在动火作业的实验，应配备专用灭火器材，清空反应平台周围10米内的可燃试剂（包含废液）以及包装材料、废液桶等可燃品。第四，对实验后过量可燃试剂进行规范回收。避免微量活泼金属遗存在吸油试纸或刀片上引发火灾。实验操作过程中，一旦发生D类火灾，实验人员应以保护自身安全为主。

（二）实验室金属燃烧火灾的初期处置

在处置D类初期火灾前，首先要做好个人防护。2008年12月29日，美国某高校学生在取用丁基锂过程引发药品自燃，由于未穿防护服，该学生被严重烧伤，不治身亡。另外，一些金属卤化物、金属硫化物等金属化合物燃烧会产生有毒气体使人员中毒窒息。

在处置D类初期火灾时，要预判燃烧区域有无形成金属粉尘云可能，以防实验室违规超量存放活泼金属试剂。灭火时，可选用7150灭火剂（主要成分为偏磷酸三甲酯）、D类干粉（金属火灾专用）、粉状石墨、干砂或铸铁屑末、惰性气体、灭火毯等灭火器材。禁止使用水、泡沫、二氧化碳、普通干粉等灭火剂扑灭D类火灾。需要注意的是，D类火灾扑救技术至今不是十分成熟，且存在一些误区。例如，使用含有氯化钠的D类灭火剂用于扑救金属锂火灾会发生置换反应，引起二次火灾。

需要注意的是，金属钠等活泼金属着火时，通常可用沙子扑灭，但使用干砂覆盖扑灭锂火灾往往是无效的。这是由于液态锂密度相对较低导致喷（洒）到液态锂表面的灭火剂很容易沉入液态锂底部，造成了灭火剂的“沉没”现象，使得灭火剂无法在液态锂表面形成有效的覆盖层，也就无法使燃烧的锂与空气相隔绝而达到灭火效果。干砂的主要成分二氧化硅，还会和锂发生反应。另外，7150 灭火剂不能扑灭所有金属火灾，主要用于扑救镁、铝、海绵状钛等轻金属火灾。

实验室物体带电燃烧火灾与初期处置

实验室用电设备众多、电力配线复杂，用电基础安全十分重要。2021年6月7日，南京中医药大学科技楼实验室LED灯自燃，燃烧的灯具带着明火散落到地面，火情引发自动报警，但很快被学生使用干粉灭火器扑灭。数据显示，因违反电气安装使用规定引发的火灾占实验室火灾总数的70%。

（一）实验室物体带电燃烧火灾的特点

根据《火灾分类》，物体带电燃烧火灾属于E类火灾，主要由漏电、短路、过载等原因导致。为防止实验室E类火灾，实验室不得私接乱拉、套接接线板；实验人员应合理使用高温电器，高温马弗炉、电热烘箱等不得直接放置在木质或合成材料桌面上，高温电器外壳上应标有“高温”“防烫”“触电危险”等警示牌；实验通风橱内不宜设置插座或放置接线板，实验室所有电器应有过载保护或热继电器保护；实验操作过程中，一旦发生E类火灾，实验人员应尽量避免触电，并设法切断着火部分的电源。

（二）实验室物体带电燃烧火灾的初期处置

在处置E类初期火灾前，要先选择是否进行断电灭火。如果是断电灭火，还需考虑切断电源的合适区域，避免因断电影响灭火工作。有时因实验需要或其他问题，不允许断电，则需选择合适灭火剂，进行带电灭火。

在处置E类初期火灾时，应合理选择适当的灭火剂，如ABC干粉、BC干粉、二氧化碳以及惰性气体等都可用于带电灭火，但干粉灭火器会污染高精密仪器，一般不选用；泡沫灭火器的灭火剂（水溶液）有一定的导电性，不宜用于带电灭火。实验人员对架空线路等空中设备进行灭火时，人体位置与带电体之间的仰角不应超过45°，以防导线断落危及人身安全。如果发生带电线路断落的情况，实验室人员需划出警戒区，等待专业消防救援队伍前来处置。

一般来说，实验室应有独立配电箱或配线盒，以楼层为控制单元，并在电源总闸上明示控制开关的区域，以便E类火灾发生时应急处置。实验室要会同有关部门根据《国标插头插座量规》和《家用和类似用途插头插座》标准，对实验室所有电气设备是否正确接地进行排查，“开裂、脆化、磨损”的电线要及时更换，消除火灾隐患。

高校实验室消防安全管理的建议

（一）熟悉实验室设计防火规范

高校实验室构造设施复杂，建筑防火设计综合性较强。为保障实验室安全、有序运行，减少后期再改造的工作量，科研团队在施工方案设计阶段就应结合工作实际和工程规范，合理布局通风排风设施、水电气管网。实验室改造项目招标中应注重选用具备相关资质、掌握建筑设计防火规范的施工单位。

规范的防火设计是实验室本质安全的前提。装修改造完毕后，实验室所在建筑或楼层应通过消防单位或第三方消防机构的安全评估，评估合格后方可使用，消防评估记录应妥善保存。高校实验室所在建筑应为一、二级耐火等级建筑，这是实验室防火规范中最基本的防火技术措施之一，同时应符合《消防给水及消火栓系统技术规范》《建筑物防烟排烟系统技术标准》《建筑设计防火规范》《消防应急照明和疏散指示系统 》《消防安全标志第1部分：标志》等规定。

（二）合理配置实验室消防器材

合理配置与使用灭火器，是扑救、控制初期火灾的重要保证。学校公共区域配置的干粉灭火器、灭火毯、消防砂等均不足以应对实验室CDE三类火灾。高校实验室应针对CDE三类火灾和危险等级配备相应的灭火器材，如二氧化碳灭火器、7150灭火器等。灭火器的配置类型、规格、数量及其设置位置应符合《建筑灭火器配置设计规范》的相关要求。此外，存放气体钢瓶的实验室应根据风险评估结果安装相应的气体传感器和报警系统，如储存惰性气体的房间应配备氧气报警器；存放或使用有机溶剂、油品等实验室，应配备能够防止液体化学品扩散的防流散材料，如托盘、吸油毡等。

配置上述消防器材后，实验室还需定期检查并保存记录，确保实验室内部消防器材完好可用、工况有效。

（三）严格实验室引火源防控措施

《消防法》明确规定“禁止在具有火灾、爆炸危险的场所吸烟、使用明火”，控制引火源是预防火灾的重要措施之一。实验室使用明火或燃烧反应实验，应参照一级动火管理规定，清理周围可燃物品，配备灭火设备后方可进行。此外，电器火花、阳光直射、静电、雷击等也会成为引火源，实验室存放易燃、易爆化学品应避免阳光直射，并进行防静电、防雷保护。

属于爆炸性气体环境或爆炸性粉尘环境的实验室，应配备相应的防静电措施，操作人员应避免穿着易产生静电的内外服装，不得使用明火和电炉；通风橱、照明、电气仪表等电器均应使用相应防爆等级的防爆设备；使用低闪点、易燃易爆化学品的实验室应配备防爆电器，按照《建筑物防雷设计规范》要求安装避雷设施。实验室应定期检查防静电设施与防爆设施工作状况并保存相关记录。

为了方便管理，一些气体钢瓶、易制爆危险化学品的试剂包装上张贴二维码，通过手机扫描即可显示购买时间、化学品名称等信息。从防爆的角度来看，这种做法值得商榷。

（四）加强实验室物料的合规管理

实验室物料种类多、管理难度大，普遍具有危险性，其管理既要避免盗、抢、流失，又要防止抛、洒、滴、漏，任何不合规的操作都可能引发事故。实验人员应结合管理规范、实验条件，优化实验物料配置，方法如下：第一，通过实验设计，从源头上消除物料使用中的危险因素。例如，标记实验动物时，使用耳标、剪趾标记法替代使用有毒民用爆炸物苦味酸染色标记。第二，加强对物料的进场验收与质量控制，避免不合格物料的进场和使用。例如，在进校时由门卫对老旧气体钢瓶进行查验，二维码信息不全的、瓶身字体模糊的，禁止入校。第三，物料进场后，实验人员要根据物料安全技术说明书，对物料加以分类存放和管理，尤其要加强对物料存放禁忌、存放环境的管理，物料总量不得超过50KG。第四，按规定设置物料性能标识，过期物料应交由专业公司处置。实验室物料是火灾的载体，需要严格把控其全生命周期的合规管理。

（五）组织开展案例分析与情景模拟演练

海恩法则指出，再好的技术、再好的制度，也无法取代人的素质和责任心。加强对实验人员的安全培训和应急演练是约束人的不安全行为、减少人为火灾的重要途径。对实验人员的安全培训应做到：第一，目标明确。通过安全教育不断增强实验人员查找火灾隐患、扑灭初期火灾、组织应急疏散的意识与技能。第二，应用场景清晰。培训内容应结合具体场景，结合真实案例来学习关于气体泄漏、心肺复苏、液体倾倒、电气火灾、火场逃生等基础知识与基本技能。第三，培训形式丰富多样。课堂讲授、现场教学与视频演示相结合更能增强培训效果。第四，保障必要课时。《高等学校消防安全管理规定》要求“对每届新生进行不低于4学时的消防安全教育与演练”“对进入实验室的学生进行必要的安全技能和操作规程培训”。第五，拓展演练形式。应急心理素质是实验员应具备的职业素质之一。除灭火演练外，还可以进行实验室易制爆危险化学品盗、抢、流失事件的应急演练，结合包扎自救等专业知识组织实验人员开展一些突发事件心理训练，保证在真实突发事件中做到临危不乱、处事有方。

结语

高校实验室常会面临各类火情，不同实验室发生火灾类型不同，灭火方式也不同。当前，高校实验室普遍存在“灭火器类型与场所火灾种类不符合”的安全隐患，大部分实验人员只进行过干粉灭火器材的使用培训，这种情况应引起高校管理层的重视。近年来，南京中医药大学加大培训与考核力度，推动科研实验室安全准入制度的贯彻落实，组织开展了实验室危险化学品泄漏应急演练培训、火场逃生演练，建设消防联网系统、隐患排查系统，实验室处理火灾的能力逐步提高。

高校新建、改建、扩建实验室应严格按照《科研建筑设计标准》执行，从本质上保障实验室安全。新建、改建、扩建的实验室投入使用后，学校应按照《建筑消防设施的维护管理》的要求，根据火灾类型配齐相应灭火器材，保卫处安排专人对建筑消防设施进行维护和管理，为教学、科研提供坚实的消防安全保障。

（作者为南京中医药大学保卫处治安科长、副研究员）

选自《平安校园》2023.11（总第264期）