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爆炸危險源危險性定量評估方法的改進

  
評論: 更新日期:2013年05月15日

[摘 要] 在火炸藥、彈藥企業(yè)重大事故隱患定量評估方法(BZA-1)基礎上,根據炸藥爆炸理論和炸藥的組成及特性,提出了用感度的參數值q/Ea代替BZA-1法數學模型中物性危險系數α,作為表征危險品在受到外界作用時發(fā)生爆炸反應的難易程度的量,拓寬了BZA-1定量評估方法的適用范圍。
[關鍵詞] 爆炸危險源 定量評估 爆炸 感度 物性危險系數


The Improvement of Quantitative Evaluation Method for
Hazard of Explosion Dangerous Source
Han Aijun,Chen Tianyun,Li Fengsheng,Liu Ronghai
Nanjing University of Science and Techn ology(Nanjing,210094)

[ABSTRACT]In this paper,an improvement on the existing quantitative hazard evaluation method (BZA-1 method) to evaluate the plants of explosive,propell ant or ammunition was proposed according to the theory of explosion and the comp osition and speciality of explosive.The substantial risk index α was replaced by  the sensitivity parametric q/Ea -an explosion degree indication of expl osion dangerous source under external action.The advancement extents the applica tion range of BZA-1 method.
[KEY WORDS]explosion dangerous source,quantitative evaluation,explosion,sensiti vity,substantial risk index

1 引言
  隨著我國經濟形勢的發(fā)展,建立和完善爆炸危險源的定量評估方法,對辨識和控制危險源中的各種危險性,避免重大爆炸事故的發(fā)生或把可能造成的損失限制在最低限度極為重要。目前國外對爆炸危險源的定量評估方法主要是依據美國道化學公司(Dow’sChamicalCo.)提出的火災爆炸指數法和美國格雷哈姆(K.J.Graham)提出的LEC法,以及英國帝國化學工業(yè)公司(ICI)提出的Mond法等[1]。它們都是以物質內在特性(理化特性、熱特性、燃燒性和有毒有害性)為基礎,再考慮工藝過程其它因素(操作方式、工藝條件、設備狀況、物料處理量和安全裝置等)的影響,計算每個單元的危險度數值。
  我國自80年代初期開始對危險源的定量評估方法進行研究,BZA-1法就是在借鑒國外經驗的基礎上,認真研究我國兵器行業(yè)的特點和評估對象,結合具體實際探索出的爆炸危險源定量評估方法,即火炸藥、彈藥企業(yè)重大事故隱患危險性評估方法,具體數學模型如下:
  H總=H內+H外
  H內=α.β.γ+KB
式中 H內、H外、H總——分別表示爆炸危險源系統(tǒng)內、外危險度及系統(tǒng)總的危險度;
   α、β、γ——分別表示危險品物性危險系數、物量危險系數、工藝條件系數;
   K——系統(tǒng)內可控危險性未受控程度系數,或稱不安全隱患系數;
   B——系統(tǒng)內可控危險度。
  該評估方法的建立,為我國兵器行業(yè)的火炸藥、彈藥企業(yè)的安全管理提供了理論與科學依據。該方法的數學模型中的重要參數——物性危險系數α是表示危險品受到外界作用時發(fā)生爆炸反應難易程度的量,是其敏感度的綜合反映,目前取值為危險品感度的綜合特征值。但是該取值方法存在很大的局限性,其主要表現(xiàn):第一,要對某種危險品的感度作出正確的綜合評價,就必須掌握該危險品的多種感度數據,但通常有些感度數據是很難查找的;第二,在如何確定某種危險品的物性危險系數α時,該取值方法只是將該危險品的各種感度危險性系數進行簡單的加和,取其算術平均值,而沒有考慮這些感度對危險品危險性所起作用的差異。
  為了克服上述局限性,在深入研究的基礎上,本文提出了應用危險品的活化能及爆熱參數作為危險品的物性危險系數α。

2 感度參數值提出的依據
  炸藥的起爆一般是借助于熱量、機械沖量或者是爆轟波直接作用而產生的,當被起爆的炸藥裝藥的性質和裝藥的條件一定時,所產生爆轟的條件取決于起爆沖量的特性。但無論哪種起爆形式,要引爆炸藥,必須給予一定的外部能量。炸藥起爆過程中能量的變化可以用圖1表示,在圖1中,狀態(tài)Ⅰ表示初始態(tài),狀態(tài)K表示激發(fā)態(tài),狀態(tài)Ⅱ表示終點態(tài)。炸藥通常是處于能柵圖中Ⅰ的狀態(tài),在受到足夠的外界作用后,位能由Ⅰ上升到K,炸藥便發(fā)生爆炸反應,釋放能量,最后生成反應產物,處于Ⅱ的狀態(tài)。這說明炸藥由狀態(tài)Ⅰ激發(fā)到狀態(tài)K發(fā)生爆炸變化時,必須吸收能量Ea,Ea為活化能。Ea越大,引起爆炸所需外界能量越大,此時感度越低;反之,Ea越小,感度越高。因此,可以看出炸藥的感度與活化能Ea有密切的關系。


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圖1 物質系統(tǒng)內能變化(能柵圖)

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??? 炸藥的反應機理為表面反應機理和混合反應機理或者是這兩種機理共同作用的結果。根據Bowden“熱點”理論,在“熱點”形成后要引起炸藥爆炸,還要經歷“熱點”的傳播過程。對于一種炸藥來說,其鈍感劑從“熱點”吸收熱量的能力或者對“熱點”熱量傳播的絕緣特性是一定的,爆炸特性很大程度上取決于1mol爆炸產物生成物擁有的能量——熱量q,q值越大,炸藥的爆炸特性越高。
  
??? 通過以上起爆過程和反應機理的討論,可以看出分子活化能是表示其安定性的一個尺度,活化能越大,安定性越好。對于某個爆炸物來說,如果它的分子不安定,則當爆炸物在其某個局部被起爆時必然導致整體爆炸物完全爆炸;如果該爆炸物是不安定的,則當局部爆炸時由于所釋放的能量足夠大,以致使其相鄰的足夠多的分子被同時活化,這些作為活化的物質,絕大多數是爆炸物開始起爆時分子所分解的生成物,它是形成爆炸連鎖反應的活化中心——起爆中心。
  
??? 在爆炸連鎖反應中,反應鏈傳播和分支的概率隨感度參數值q/Ea增大而增大[2]。也就是說,q/Ea越大,炸藥的爆炸性越大,且爆炸越容易在其體系內傳播。因此參數q/Ea值反映了爆炸物發(fā)生爆炸反應的難易程度,可以用它來代替BZA-1評估法數學模型中的物性危險系數α。
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