爆炸危險(xiǎn)源危險(xiǎn)性定量評(píng)估方法的改進(jìn)

　　評(píng)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(píng)估方法（BZA-1）基礎(chǔ)上，根據(jù)炸藥爆炸理論和炸藥的組成及特性，提出了用感度的參數(shù)值q／Ea代替BZA-1法數(shù)學(xué)模型中物性危險(xiǎn)系數(shù)α，作為表征危險(xiǎn)品在受到外界作用時(shí)發(fā)生爆炸反應(yīng)的難易程度的量，拓寬了BZA-1定量評(píng)估方法的適用范圍。
［關(guān)鍵詞］　爆炸危險(xiǎn)源　定量評(píng)估　爆炸　感度　物性危險(xiǎn)系數(shù)

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(guó)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的發(fā)展，建立和完善爆炸危險(xiǎn)源的定量評(píng)估方法，對(duì)辨識(shí)和控制危險(xiǎn)源中的各種危險(xiǎn)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(guó)外對(duì)爆炸危險(xiǎn)源的定量評(píng)估方法主要是依據(jù)美國(guó)道化學(xué)公司（Dow’sChamicalCo．）提出的火災(zāi)爆炸指數(shù)法和美國(guó)格雷哈姆（K．J．Graham）提出的LEC法，以及英國(guó)帝國(guó)化學(xué)工業(yè)公司（ICI）提出的Mond法等［1］。它們都是以物質(zhì)內(nèi)在特性(理化特性、熱特性、燃燒性和有毒有害性)為基礎(chǔ)，再考慮工藝過(guò)程其它因素(操作方式、工藝條件、設(shè)備狀況、物料處理量和安全裝置等)的影響，計(jì)算每個(gè)單元的危險(xiǎn)度數(shù)值。
　　我國(guó)自80年代初期開(kāi)始對(duì)危險(xiǎn)源的定量評(píng)估方法進(jìn)行研究，BZA-1法就是在借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，認(rèn)真研究我國(guó)兵器行業(yè)的特點(diǎn)和評(píng)估對(duì)象，結(jié)合具體實(shí)際探索出的爆炸危險(xiǎn)源定量評(píng)估方法，即火炸藥、彈藥企業(yè)重大事故隱患危險(xiǎn)性評(píng)估方法，具體數(shù)學(xué)模型如下：
　　H總＝H內(nèi)＋H外
　　H內(nèi)＝α.β.γ＋KB
式中　H內(nèi)、H外、H總——分別表示爆炸危險(xiǎn)源系統(tǒng)內(nèi)、外危險(xiǎn)度及系統(tǒng)總的危險(xiǎn)度；
　　　α、β、γ——分別表示危險(xiǎn)品物性危險(xiǎn)系數(shù)、物量危險(xiǎn)系數(shù)、工藝條件系數(shù)；
　　　K——系統(tǒng)內(nèi)可控危險(xiǎn)性未受控程度系數(shù)，或稱不安全隱患系數(shù)；
　　　B——系統(tǒng)內(nèi)可控危險(xiǎn)度。
　　該評(píng)估方法的建立，為我國(guó)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(xué)依據(jù)。該方法的數(shù)學(xué)模型中的重要參數(shù)——物性危險(xiǎn)系數(shù)α是表示危險(xiǎn)品受到外界作用時(shí)發(fā)生爆炸反應(yīng)難易程度的量，是其敏感度的綜合反映，目前取值為危險(xiǎn)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(duì)某種危險(xiǎn)品的感度作出正確的綜合評(píng)價(jià)，就必須掌握該危險(xiǎn)品的多種感度數(shù)據(jù)，但通常有些感度數(shù)據(jù)是很難查找的；第二，在如何確定某種危險(xiǎn)品的物性危險(xiǎn)系數(shù)α?xí)r，該取值方法只是將該危險(xiǎn)品的各種感度危險(xiǎn)性系數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的加和，取其算術(shù)平均值，而沒(méi)有考慮這些感度對(duì)危險(xiǎn)品危險(xiǎn)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(chǔ)上，本文提出了應(yīng)用危險(xiǎn)品的活化能及爆熱參數(shù)作為危險(xiǎn)品的物性危險(xiǎn)系數(shù)α。

2　感度參數(shù)值提出的依據(jù)
　　炸藥的起爆一般是借助于熱量、機(jī)械沖量或者是爆轟波直接作用而產(chǎn)生的，當(dāng)被起爆的炸藥裝藥的性質(zhì)和裝藥的條件一定時(shí)，所產(chǎn)生爆轟的條件取決于起爆沖量的特性。但無(wú)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(guò)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(diǎn)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(yīng)，釋放能量，最后生成反應(yīng)產(chǎn)物，處于Ⅱ的狀態(tài)。這說(shuō)明炸藥由狀態(tài)Ⅰ激發(fā)到狀態(tài)K發(fā)生爆炸變化時(shí)，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(shí)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(guān)系。

圖1　物質(zhì)系統(tǒng)內(nèi)能變化(能柵圖)

??? 炸藥的反應(yīng)機(jī)理為表面反應(yīng)機(jī)理和混合反應(yīng)機(jī)理或者是這兩種機(jī)理共同作用的結(jié)果。根據(jù)Bowden“熱點(diǎn)”理論，在“熱點(diǎn)”形成后要引起炸藥爆炸，還要經(jīng)歷“熱點(diǎn)”的傳播過(guò)程。對(duì)于一種炸藥來(lái)說(shuō)，其鈍感劑從“熱點(diǎn)”吸收熱量的能力或者對(duì)“熱點(diǎn)”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(chǎn)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(guò)以上起爆過(guò)程和反應(yīng)機(jī)理的討論，可以看出分子活化能是表示其安定性的一個(gè)尺度，活化能越大，安定性越好。對(duì)于某個(gè)爆炸物來(lái)說(shuō)，如果它的分子不安定，則當(dāng)爆炸物在其某個(gè)局部被起爆時(shí)必然導(dǎo)致整體爆炸物完全爆炸；如果該爆炸物是不安定的，則當(dāng)局部爆炸時(shí)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(shí)活化，這些作為活化的物質(zhì)，絕大多數(shù)是爆炸物開(kāi)始起爆時(shí)分子所分解的生成物，它是形成爆炸連鎖反應(yīng)的活化中心——起爆中心。
　　
??? 在爆炸連鎖反應(yīng)中，反應(yīng)鏈傳播和分支的概率隨感度參數(shù)值q／Ea增大而增大［2］。也就是說(shuō)，q／Ea越大，炸藥的爆炸性越大，且爆炸越容易在其體系內(nèi)傳播。因此參數(shù)q／Ea值反映了爆炸物發(fā)生爆炸反應(yīng)的難易程度，可以用它來(lái)代替BZA-1評(píng)估法數(shù)學(xué)模型中的物性危險(xiǎn)系數(shù)α。