（安全技术及工程专业论文）民爆器材安全评价方法改进研究.pdf

a b s t r a c t s a f e t ye v a l u a t i o no fe x p l o s i v e sa n dp o w d e r si s a ni m p o r t a n tt a s ko fc o n c e l t i sa n d d i s c u s s i o n s t h er e s e a r c h e r sa n dt h em a n e g e r sa l la r o u n dt h ew o r l da r ea t t a c h i m p o r t a n c et oi ta n dp u tf o r w a r dt h e i rm e t h o de a c h f o re x a m p l e ，p r o lm a c o o k c o m ef o r mu sb r i n gf o r w a r du t i l i t y h a z a r ds e n s ed e g r e em e t h o d n o t a b i l i t ys a f e t y e x p e r tf o r w a r dh a z a r dd e g r e e = a c c i d e n tp r o b a b i l i t y j e o p a r d i z e ， o u rc o u n t r yp u t f o r w a r db za n db z a m e t h o da n dp r a c t i c eal o t t h ef o r m e rb z a 一1m e t h o di n s c a r c eo ft h es y s t e m a t i cq u a n t i t a t i v es a f e t ye v a l u a t i o nf o rt h eo p e r a t i o n so fp r o c e s s e s a n de q u i p m e n t so fe x p l o s i v e sa n dp o w d e r sp r o d u e i n g s ow h e nw ed ot h es a f e t y e v a l u a t i o n f o rs o m ep r o d u c t i o n ，t h ec o n s e q u e n c e w i l ll o s ei t sa c c u r a c ya n d c o r n p a r i s o n s o m ed i s c u s s i o n sc o m p l e m e n t sa n di m p r o v e m e n t st ot h ef o r m e rb z a 一 1m e t h o d sa r eg i v e ni nt h i sp a p e r 1w i l lu s et h en e ws a f e t ye v a l u a t i o nm e t h o d w i t h a r r a n g e m e n ta n a l y t i c a lm e t h o di n t ot h ec o r p o r a t i o no fd y n a m i t ee x p a n d a n d w ec a r r y o t i tt h ea l l a l y s i so fd a n g e ra n dt h er e s e a r c ho fs a f e t yc o n t r o lf o rt h eo p e r a t i o n t h e n e ws a f e t ve v a l u a t i o nm e t h o dw i l lr a i s et h el e v e lo fs a f e t yp r o d u c t i o ni nr e l a t e d f i e l d k e y w o r d ：b z a 一1m e t h o d ，e x p l o s i v e sa n dp o w d e r s ，r i s ks o u r c e ，s a f e t y e v a l u a t i o n ，f a i n t n e s sj u d g e 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得 的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 墨盗墨墨盘鲎 或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的 任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名j 衫 签字日期：劢9 饵r 月侈日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨盗墨墨盘望有关保留、使用学位论文的 规定。特授权墨盗墨兰盘堂 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，以供查 阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名j 彼 导师蓉名： 签字日期：枷孑年f 月侈日 签字日期：z 脾 月够日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 国内外安全评价研究概况 1 1 1 安全评价的概念 安全评价也被称作风险评价，起源于2 0 世纪3 0 年代，是随着保险业的发展而发展 起来的，安全评价技术在2 0 世纪6 0 年代得到很大的发展，最先应用于美国军事工业。 国外的火炸药安全评价工作起步较早，从上世纪六十年代就开始了这方面的系统研究与 应用。 所谓系统是指由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有 机整体。系统具有目的性、集合性、相关性、阶层性、整体性和环境适应性等基本特征。 所谓安全系统工程是人们为了保证复杂系统的安全而开发、研究出来的安全理论、方法 体系。系统安全是指在系统寿命期间内应用系统安全工程的原理和方法，辨识系统中的 危险源，并采取相应控制措施使系统的危险最小化，从而使系统在规定的性能、时间和 成本范围内达到最佳的安全期望程度l l j 。 危险源辨识、安全评价和风险控制构成了安全系统工程的基本内容。危险源辨识是 安全评价和风险控制的基础，它们相互关联、相互渗透。随着现代科学技术的发展，在 安全技术领域内，由以往主要研究、处理那些已经发生和必然发生的事件，发展为主要 研究、处理那些还未发生的事件，并把这种可能性具体量化为一个数量指标，计算事故 发生的概率，划分危险等级，制定安全标准和对策措施，并进行综合比较和评价，从中 选择最佳方案，预防事故的发生。安全评价已成为预防、预测事故的主要手段1 2 l 。 1 1 2 两类危险源的安全评价 第一类危险源：根据能量意外释放理论，事故是能量或危险物质的意外释放，作用 于人体的过量的能量或干扰人体与外界能量交换的危险物质是造成人员伤害的直接原 因，于是，把系统中存在的、可能发生意外释放的能量或危险物质称作第一类危险源。 一般能量被解释为物体做功的本领。做功的本领是无形的，只有在做功时才显现出来。 因此，实际工作中往往把产生能量根源或拥有能量的载体作为第一类危险源来处理。常 见的第一类危险源有：( 1 ) 产生、供给能量的装置、设备；( 2 ) 使人体或物体具有较高势 能的装置、设备、场所；( 3 ) 能量载体；( 4 ) 一旦失控可能产生大能量的装置、设备、场 所，如强烈放热反应的化工装置等；( 5 ) 一旦失控可能发生能量蓄积或突然释放的装置、 设备、场所，如各种压力容器等；( 6 ) 危险物质，如各种有毒、有害、可燃烧爆炸的物质 等；( 7 ) 生产、加工、储存危险物质的装置、设备、场所；( 8 ) 人体一旦与之接触将导致 人体能量意外释放的物体。第一类危险源具有的能量越多，一旦发生事故其后果越严重。 相反，第一类危险源处于低能量状态时比较安全。同样，第一类危险源包含的危险源物 质的量越多，干扰人的新陈代谢越严重，其危险性越大。 第二类危险源：在生产、生活中为了利用能量，让能量按照人们的意图在系统中流 动、转换和做功。必须采取措施约束、限制能量，即必须控制危险源，约束、限制能量 的并且可靠地控制能量、防止能量意外释放。实际上，绝对可靠的控制措施并不存在， 第一章绪论 在许多因素的复杂作用下约束、限制能量的控制措施可能失效、能量控制可能被破坏而 发生事故。导致约束、限制能量措施失效或破坏的各种不安全因素称作第二类危险源。 从系统安全的观点来考察，使能量或危险物质的约束、限制措施失效、破坏的原因因素， 即第二类危险源，主要包括人、机( 物) 、自然环境三个方面。 评价第一类危险源危险性的主要方法有后果分析和划分危险等级两种方法。后果分 析通过详细地分析、计算意外释放的能量、危险物质造成的人员伤害和财产损失，定量 地评价危险源的危险性。后果分析则需要数学模型的准确度较高、需要的数据也较多， 计算比较复杂，一般仅用于危险性特别大的重大危险源的安全评价。划分危险等级的方 法是一种简单易行，得到广泛应用的方法。划分危险等级是一种相对的评价方法，它通 过比较危险源的、危险性，人为地划分出一些危险等级来区分不同危险源的危险性，为 采取危险源控制措施或进行更详细的危险性评价提供依据。一般地，危险等级越高，危 险性越高 3 1 1 4 。 1 1 3 安全评价研究现状 安全评价是以实现系统安全为目的，应用系统安全工程原理和方法，对系统中存在 的危险因素、有害因素进行辨识分析，判断系统发生事故和职业危害的可能性及其严重 程度，从而为制定防范措施和管理决策提供科学依据。6 0 年代以来，国外在安全评价方 面做了大量的研究工作，提出许多实用的安全评价方法。例如：美国道( d o w ) 化学公司 的火灾爆炸危险指数评价法，这种方法在世界范围影响很大，极大地推动了安全评价的 工作发展。后来英国帝化学公司0 0 ) 在此基础上推出蒙德( m o n d ) 法，日本推出了岗山法、 正田法等等，2 0 世纪7 0 年代初，日本劳动省推出“六阶段评价法”。2 0 世纪8 0 年代初， 安全系统工程引入我国，通过消化、吸收国外安全检查表和安全分析的方法，机械、冶 金、化工、航空、航天等行业的有关企业开始应用安全分析评价方法，如安全检查表 ( s c l ) 、事故树分析( f f a ) 、故障类型及影响分析( f m e a ) 、事件树分析( e t a ) 、预先危险 性分析( p h a ) 、危险与可操作性研究( h a z o p ) 、作业条件危险性评价( l e c ) 等。推动和促 进了安全评价方法在我国企业安全管理中的实践和应用。1 9 8 6 年原劳动人事部分别向有 关科研单位下达了机械工厂危险程度分级、化工厂危险程度分级、冶金工厂危险程度分 级等科研项目。1 9 8 7 年原机械电子部首先提出了在机械行业内丌展机械工厂安全评价， 并于1 9 8 8 年1 月1 同颁布了第一个安全评价标准机械工厂安全性评价标准，标志着 我国机械工业安全管理工作进入了一个新的阶段。原化工部劳动保护研究所在吸收道化 学公司“火灾、爆炸危险指数评价法”的基础上，又提出的化工厂危险程度分级方法。 除了上述危险分级方法外，我国有关部门还颁布了医药工业企业安全性评价通则、航 空航天工业工厂安全性评价规程、石化企业安全性综合评价办法、电子企业安全性 评价标准、兵器工业机械工厂安全性评价方法和标准等。 1 2 课题的背景和意义 1 2 1 民爆行业安全现状 安全问题是当今社会最为人们最为关注的问题之一。在各类意外事故中，燃烧爆炸 第一章绪论 事故危害最大，造成的损失最为严重。火炸药作为一种高能量密度的化学能源，现己被 广泛应用于军事武器、民用工业和科学研究等领域，发挥着越来越大的作用。由于火炸 药具有较高的感度且破坏力大，其燃烧、爆炸事故时有发生，给人们的生命财产带来了 巨大的损失【5 1 。 1 9 7 2 年5 月1 7 日8 时3 0 分，在某厂二硝基重氮酚干燥工房，药盘与药架上铁丝网 摩擦引起浮药燃烧爆炸，由于干燥工房与倒药工房安全距离不足而引起殉爆，造成3 人 死亡，工房及设备严重破坏的恶性事故；1 9 5 9 年1 月1 9 日2 1 时5 0 分，在某厂8 号工 业雷管装配车间装第二次黑索金工序，由于用药靶敲打装药器，装药器中有雷汞和黑索 金，导致引爆了装药器中的浮药，或因装药器与雷管口部摩擦、撞击而引起爆炸。造成 第二次装药工序1 8 k g 黑索金爆炸，距爆炸中心2 7 m 范围内的建筑物受到严重破坏，1 4 0 m 范围内的建筑物轻度破坏，死亡7 人，重伤1 人，轻伤7 人的重大事故；1 9 9 1 年2 月9 日1 9 时3 0 分，辽宁某化工厂耵盯生产线硝化车间发生特大爆炸事故，死亡1 7 人，重 伤1 3 人，轻伤9 8 人，直接经济损失2 2 6 6 万元；1 9 9 2 年6 月2 7 日上午1 0 时4 2 分，湖 北省鄂西自治州化工厂发生一起火炸药爆炸事故，造成2 2 人死亡，3 人受伤，7 0 0 余平 方米厂房及部分机器设备被炸毁，直接经济损失达4 0 余万元的特大事故；2 0 0 6 年4 月 1 0 同凌晨2 时2 5 分，位于山西省原平市轩岗镇的同煤集团轩岗煤电公司医院一家属楼 发生私藏炸药爆炸，3 4 人死亡1 6 l 。这些惨痛的教训将深入研究火炸药燃烧、爆炸事故发 生的原因，避免或减少事故发生频率及其损失等问题摆在面前。合理运用系统安全评价 方法，可以比较准确地对火炸药生产系统中的不安全因素及它们之问的关系进行定性、 定量描述，以便人们有目的地对危险性因素进行管理、控制和采取适当对策，达到预防 事故的目的。 1 2 2 民爆行业安全评价研究现状 目前各地区、各行业开发较成熟的安全评价方法很多，比较传统的火炸药安全评价 方法有：安全检查表、事故树分析、l e c 安全评价方法以及系统安全分析法。其多为定 性评价。 ( 1 ) 安全检查表 安全检查表是把整个被分析系统分成若干子系统，根据经验或系统分析的结果，把 安全评价项目自身及周围环境的潜在危险集中起来，列成检查项目清单，评价时依据清 单逐项检查和评定。该评价方法主要是凭经验进行分析和评定的定性方法。 ( 2 ) 事故树分析 事故树分析是对整个系统可能发生的事故与其发生的基本因素有机的联系在一起， 形成一个能比较直观清晰全面反映因果关系的图表事故树，事故树是树的一种特殊 形式，是从结果到原因描述事故的有向逻辑树，它能够清楚地表示那些原因事件及其组 合能发展成事故( 项上事件) 的动态过程。由于受统计数据不确定性和数据的不完整性 影响，特别是炸药作业中历史上更无确切统计数据，定量分析困难很大。 ( 3 ) 作业条件危险评价法( l e c ) 这是一种定量分析、预测存在的危险有害冈素的可能性和危害程度的安全评价方 第一章绪论 法。其中：危险性d = l e c ，l 、e 、c 分别表示事故或事件发生的可能性，事故或事件 后果的严重程度和暴露于危险环境的频率，根据有关资料提供，可按不同情况分别赋值， 代入计算公式，即可计算出危险性分值，然后可以按照危险等级的划分情况来确定评价 系统的危险状态【7 j 【引。 ( 4 ) 危险作业场所安全评审 火炸药危险作业安全评审从工房、工艺、设备、人员操作、管理方面进行系统安全 分析后，组织各级安全评审。此评价方法主要用于新开发项目、安全条件有变化的在用 危险项目，系统的可行性研究或初步设计阶段，也可用于系统竣工后、开工前的运行阶 段。由于单一的评价方法往往是针对某一特定的方面，难以完全揭示整个系统情况，因 此在实际的生产过程中，往往结合几种评价方法进行综合评定，做到相互补充。 1 2 3 民爆行业建立安全评价方法选取原则 火炸药、弹药企业重大事故隐患的定量评估方法，是应用安全系统工程的原理，依 据有关法律、法规和规则而确定的安全评价方法。建立该评价方法的原则： ( 1 ) 科学性评估的指标体系及数学模型应能反映事物的本质，客观地反映危险源及 其影响因素的实质以及它们的内在联系。这样，获取的信息才是科学的和可靠的，评价 的结果才具有可信性。 但) 系统性危险源的危险性寓于生产活动的各个方面，包括工房机器设备条件、人 机关系、原材料等，因此，必须对危险源进行系统的解剖及分析，研究该系统与子系统 及各予系统间的相关和制约关系，以便最大限度地辨识其危险源并分析其危险性，并把 潜在的危险因素发掘出来，找出它们对系统的影响程度，确定其整体危险性。 ( 3 ) 可行性安全评价方法必须反映行业特点，能够方便现场采集数据，具有可操作 性，使定量安全评价尽可能简化，并在火炸药、弹药企业评价中有一定的通用性。 ( 4 ) 可比性尽可能把各种各样的不可比的危险因素通过量化转化为可比的指标，并 且能定量比较危险源的危险程度1 9 j 。 火炸药典型生产过程安全性分析与评价属于系统安全工程领域。本文主要研究的内 容是针对火炸药、民爆器材企业重大危险源危险性分析评价方法b z a 一1 法中对火 炸药生产典型工艺过程危险性分析不够全面的问题，在原有评价方法的基础上，吸收国 内外几种影响较大、应用较广泛的评价方法中对化学品生产工艺危险性定量评估分析的 方法、思路，将b z a 一1 法进一步改进，运用改进后的火炸药、弹药企业重大危险源危 险性分析评价方法，能够更全面的分析辨识火炸药生产中的各项危险因素，判断危险程 度，对发生事故的后果进行定量评估分析，以便在实际生产中采取有效的安全对策及应 急措施。 1 2 4 民爆安全评价方法的不足 民用爆破器材简称民爆器材，包括工业炸药、工业雷管及其他火工品。这类物质的 共同特点是对外界能量作用比较敏感，而且反应的快速性、放热性和产气性导致爆炸作 用的形成，在不利的情况下会造成，限重的破坏作用。应该说，爆炸作用和破坏作用是事 第一章绪论 物的两个方面，是一对不可避免的矛盾，当然也是一对可以变化、可以调解的矛盾。通 过对它们安全性的分析和评价，采取相应的措施，就可以减少隐患，提高安全性，将发 生事故的可能性降到最低。由于当时很著名、广为传播的一些评价方法( 如前述的“d o w 化法”、“m o n d 法”、日本劳动省六阶段评价法) 都声明不适用于火炸药的生产，兵总系 统经过几年的努力，建立了一种适合我国兵工及相关行业特点的安全评价方法，火炸药、 弹药企业重大危险源危险性分析评价方法( 简称“b z a 一1 法”) 这是一种具有我国自身 特色和自主知识产权的评价方法，目前该方法己不断地用于对我国相关兵工企业进行安 全评价和技改论证。民爆器材及其他火工品的安全性评价是极其重要的，也是当前安全 工作的当务之急。 但是现有安全评价理论和实践( 例如国内经常采用的“b z a 一1 法 ) 还存在着以下 需要改进的地方： ( 1 ) 评价理论和技术不够深入，评价的合理性有待考证。目前广泛使用的几类评价方 法都只是从民爆器材的某一个或几个方面来进行评价，由于民爆器材系统本身具有的复 杂性和不确定性，导致在评价的时候很多因素没有被充分考虑，其结果直接导致评价结 论不合理。 ( 2 ) 缺乏实用性、可操作性。理论性稍强的安全评价方法，由于技术要求和人员素质 等各方面的原因都不可能真正用于指导现实的生产，多数仅作为一种安全评价方法存在 着，不能在实际的安全评价项目中得到使用，主要是评价方法需要大量的人工计算和操 作，评价周期长并且中间环节容易出错，影响最终结果，而且繁琐的计算也使得这些评 价方法不能实用。 ( 3 ) 安全信息的收集、处理等缺乏科学化和规范化，并且数据库的不完善会导致评价 结果缺乏直观可视的指导作用1 1 0 。 1 3 本论文的主要研究工作内容 本论文的主要工作是针对“b z a 一1 法 的不足，并且在原b z a 一1 法的基础上， 分析、吸收国内外几种常用的安全评价方法对民爆器材生产企业危险性的定量评估思 路，结合运用“层次分析法”和“模糊数学”的方法进一步完善该评价方法，目的是建 立比较系统、全面的火炸药、弹药企业危险源危险性定量评价方法，并结合实际对火雷 管生产线几个典型生产单元的定量安全评价分析，进一步完善评估模型。 具体内容如下： 1 探索国内外危险化学品安全评价及其评价指标体系的研究现状及发展趋势； 2 拟采用评价指标初选方法中的分析法和综合法，依据国家法律法规和事故原因统 计分析用事故因果连锁模型，分析统计数据并且总结影响危险化学品企业安全的因素， 初选评价指标体系； 3 根据实际安全评价项目实地学习火炸药生产线典型生产装置、生产工艺，在文献 调研的基础上，收集总结各种定量定性的安全评价方法及思路，对b z a 一1 法进行改进， 并且将其应用于具体项目。 第一章绪论 1 4 本论文的主要研究目标 本课题的研究将提高其他类似的民爆器材的安全评价的充分性，可操作性并且更加有 针对性，也可以为以后的科研和安全生产提供可借鉴的经验。 具体目标如下： 1 通过对“b z a 一1 法 安全评价指标体系的研究和应用，得出本文所建立的评价 指标体系并用于对民爆生产企业进行安全评价以期完善原有b z a 一1 安全评价方法，并 建立相应的评价模型； 2 结合对火炸药生产线几个典型生产单元的定量评价分析，进一步验证评价模型的 合理性，并且加以完善。 1 5 课题实用价值及理论意义 由于民用爆破器材行业的产品特性，一旦发生事故，其造成的破坏力极大，国家对 这一行业实行了严格的行业监管，且对该行业的安全要求也与其它行业有明显不同。企 业的选址、厂房建筑、内外部安全距离、工艺设备、爆炸品定量、岗位定员、电气设施、 仪表、防护屏障、运输车辆、消防、防雷及废物处理排放等各个方面均有明确的指标和 要求。新建企业必须经过由各省国防科工办组织所在地各相关主管部门( 包括规划、建 筑管理、消防、环保、气象防雷工程、劳动保护、技术监督和公安部门) 组织的正式验 收，然后报请行业主管部门根据国家相关标准进行安全审核，通过审核并获得安全生产 许可证的企业才可以正式进行生产。已经投产的企业，也要取得安全生产许可证方可继 续生产经营活动。对于主要民爆器材产品的安全要求被列在相关的国家标准中。为保证 火工产品在生产、储存、运输和使用各个环节的安全性，国家还制订了一系列民爆器材 质量检验检测标准，达不到国标要求的产品将被禁止销售和使用。 民爆器材在生产、使用、贮存和运输过程中都存在不安全性，都有发生爆炸的可能 性，都可能会对人的生命和社会财产产生破坏性作用。在这些不同的过程中，危险因素 各不相同，尤其是条件因素甚至完全不一样，所以进行安全性评价时不能是广泛的和笼 统的，而应是具体的和系列化的。火炸药的生产和储存基地，具有易燃、易爆的特点， 这些潜在的危险可能给工作人员和周围人群造成一定的风险和危害。通过对该系统的危 险因素进行预先识别、分析和安全评价，即通过综合安全评价确定出该厂存在的危险性， 以增强企业的防范措施，提高该厂对灾害事故的应变能力，以相对提高其安全性尤其重 要。从理论层面上讲，安全评价有助于国家各级安全监督管理部门对企业安全生产进行 宏观控制，有助于提高企业安全管理水平，另外，安全评价还可为企业的安全决策提供 科学依据。总之，民爆器材的安全性评价是一个细致、系统的工作，只要我们基于爆 炸品本质安全性的测定，抓住重点，尤其针对可变条件因素的“重大危险源”，采取相 对定量等灵活的方法就可以事半功倍。将我国民爆器材的安全管理、安全生产、安全贮 运和安全使用水平进一步提耐1 2 j 【6 1 。 第二：章b 乙a 一1 法介绍以及改进分析 第二章b z a 一1 法介绍以及改进分析 2 1b z a 一1 法简介 对火炸药、弹药企业中燃烧爆炸危险源进行危险分析和评价的b z a 一1 法，是应用 安全系统工程的原理，依据有关安全标准规范，采用定性分析和定量评估的方法，对机 ( 物) 不安全状态、人员不安全行为、环境不安全条件进行系统安全分析，建立数学模型， 到现场采集数据，参考危险事件发生的概率及其社会危害和财产损失程度，进行评估计 算，以辨识危险源的危险程度，划分危险等级，进而提出优化的安全对策和整改建议。 此方法是兵器系统有关专家为了对兵工火炸药和弹药企业的燃烧爆炸危险性有定性的 了解和定量的估算，用数字说明其危险程度，以便向国家有关部门报告，尽早得到国家 支持，实现对这类企业的安全技术改造，参照国内外一系列危险源评估方法，结合兵器 工业的实际，创造的适用于火炸药和弹药企业的危险源评估方法。后在实践中进一步修 改和完善，定名为火炸药、弹药企业燃烧爆炸危险源定量评估法( b z a 一1 法) ，并得 到劳动部的认可。该方法具有一定的科学性、合理性、实用性，适用于目前对火炸药、 弹药企业中事故隐患的评估。 评价过程中，评价专家组首先到现场考察，结合生产、储存行业标准，制定出具体 的评价项目及内容，并派出专家协助厂方按照要求进行自评，依据评价标准逐条生产线、 逐个项目检查，最后是专家组按照专业及分工不同，分成5 个小组，多角度、全方位地 进行实地考察评估。这5 个小组是： 人员安全管理组：这个组从领导安全意识和管理水平、职工安全教育水平和安全 知识素质、安全部门的职能作用、执行安全生产规章制度的情况等四个方面，进行考核 及资料的评审； 机( 物) 组：该组从主要设备完好率及安全可靠性、安全装置及其有效性、防静 电及避雷装置、能源动力安全保障体系等四个方面，对机器设备进行实地的检验、监测； 环境组：该组从工房设备、工艺设备布置、作业环境、消防设施与安全标志四个 方面，进行安全检查； 内( 外) 部安全距离组：该组借助于图纸计算和现场的测量，对危险物品的厂房、 车间之间的内部安全距离、外部安全距离进行了验证； 总体计算组：根据该厂产品种类、火药配方、工艺流程等设计文件以及各组实际 考察情况，对危险源评估的方程根据实际作相应规范调整【l 3 j i l o 。 2 2 建立b z a l 评估方法的基本思路 火炸药及其制品工业燃烧、爆炸危险源的定量评估方法是兵总质( 9 1 ) 3 5 0 号 ( j a 9 1 1 0 ) 文根据当时邹家华副总理1 9 9 1 年2 月2 3 同的批示精神，由国家安委会和兵 总联合下达的课题。经过组织研讨、评估实践后，建立了一种适合我困兵工及相关行业 ( 如民爆) 特点的安全评价方法，被命名为“b z a 一1 法”。此评价方法曾于1 9 9 5 年获 中国劳动部科技进步二等奖。在其后的五、六年间，该方法不断地用于对我围兵工行业 的多个工厂进行安全评价和技改论证，同时在理论上该方法得到了许多新的研究和提 第二章b z a 一1 法介绍以及改进分析 高，使其更趋于成熟和完善。火炸药、弹药企业重大危险源危险性分析评估方法( b z a 一1 法) 是根据安全原理、系统安全工程等现代安全科学技术的理论与方法，结合兵工行 业特点与经验，借鉴国外和其他行业评价方法的精粹而创立的一种适合于火炸药行业危 险性评估的系统安全评价方法。其基本思路是： ( 1 ) 兵器行业中一个具有爆炸危险性的生产单元( 小至一个设备、工序，大至一个各 部分相连或处于殉爆距离之内的车间、工房1 就是一个爆炸危险源，一般可取它作为一 个评价系统。该系统所处理的危险性物质常为火炸药或其制品( 火工品、弹药等) ； ( 2 ) 评价此爆源的危险性大小，主要从系统内考虑，考察的主要内容有： 系统内潜在危险( 主要指能量危险) 变成显现事故的可能性； 发生事故时危害强度与范围； 系统内的危险度h 内，部分是固有的( 以表示) ，部分是可控的( 以k b 表示) ， 即可通过适当的安全管理加以控制； ( 3 ) 系统内危险度日山的可控性通过人、机( 物) 、环境来体现。在人、机( 物) 、环境 方面采取适当的安全对策，可把h 。降至最低，即k b 为零。然而人、机( 物) 、环 境这种作用的重要性与效能是不同的，故用不同的权重系数表示； ( 4 ) 系统外危险性考察的主要内容是该系统内一旦发生爆炸事故，系统外的人、机( 物) 可能受到的伤害或影响； ( 5 ) 根据上述的思想，b z a 一1 法采用了如公式( 2 1 ) 的数学模型。 h = 外+ = ( + 船) + r f d ( 2 1 ) 式中： 日一被评价单元( 爆炸危险源系统) 的现实危险度，一般以一个相对独立的工房、库房或 车间或者生产线划为一个系统；林一系统外的现实危险度；日。一系统内的现实危险度； 一系统内所处理火炸药的爆炸危险指数；b 一系统内可控危险度；k 一系统内可控危 险度的未受控系数；彬，一系统外第f 个受影响设施内存在的火炸药危险指数； ( 1 一r i r ，) 一系统外第f 个受影响设施的受危害系数。 通过如公式( 2 1 ) 的计算模型，可给出评价系统的一个评估值( 即现实危险度值日) 该值是相对的，没有绝对意义，只有在比较中彳能反映出该系统的危险程度。安全评价 实践证明，b z a 一1 法是切实可行、科学有效的。后来国外发表的资料也表明，他们在 处理类似火炸药及相关物质的危险性定量评价时，指导思想与方法同b z a 1 法不谋而 合。例如同本的火炸药与安全专家吉田忠雄提出了如下评价模型：自反应性物质的事故 概率fzf ( s ，h ) 。它们发生火灾、爆炸事故的严重度d = g ( v ，m ，e ) ，于是危险度( r i s k ) 为：r f d 。即，该方法的思路是正确的，本文将通过这个总体思路对其进一步进行 完善，使之更加合理。 式中：s ，一分别为自反应性物质的感度及其处理时的条件； y ，m ，e 一分别为燃烧、爆炸、的激烈程度、药量及周围条件。 2 3b z a 一1 法思路框图 第二章b z a 一1 法介绍以及改进分析 2 4b z a 一1 法各参数的确定 2 4 1 火炸药的危险指数 系统内处理危险物质( 火炸药) 的机器装置危险参数w n 代表此装置处理这种物质 时所产生的危险。按照风险的定义有 w n = a , s r 式中a 一物质危险系数 多一物量危险系数 ，一工艺过程危险系数 ( 2 2 ) 第二章b z a 一1 法介绍以及改进分析 2 4 1 1 物性危险系数口 火炸药及其制品的稳定性只是相对的、暂时的，当它受n ；, t - 界能量的作用时，就可 能被激发而发生急剧释放能量的化学反应燃烧或爆炸。出现这种情况的难易程度， 通常用敏感度来表示。敏感度越高越容易发生燃烧或爆炸，即受到轻微外界作用就会被 激发。显然，敏感度可以作为其发生燃烧爆炸事故可能性的量度。火炸药及其制品在生 产和加工过程中可能受到外界作用能量形式，不外乎有热、明火、机械( 撞击、摩擦) 等等，有时还可能受到其他炸药的冲击波作用。所以相应的便有热感度、火焰感度、机 械感度、爆轰感度( 冲击波) 等等。因此在考虑物性的危险系数时，不宜只采用某一种 感度数据或者使其相互替代，而应考虑各种感度的综合影响。我们这里取5 秒钟爆发点 琵( ) ，真空安定性s y ( c r a 3 ) ，撞击感度s h ( c m ) ，摩擦感度取n ) ，爆轰感度& 这五种 感度的平均值作为火炸药的综合感度特征值，用来表示火炸药的物性危险系数口。 a 的大小取决于以下几个危险系数即q ，口，口，口。，舐的大小。 其中一一五秒钟爆发点，它是热感度的经典表示法。常用炸药的5 秒钟爆发点列于表 2 1 中。可见他们基本上都落在1 4 0 - - 5 0 0 之问。爆发点越低的，越容易 受热而自行发生燃烧或爆炸，即对热越敏感，热危险性越大。故取爆发点等 于或低于1 4 0 作为热爆炸危险性系数q 的上限，并且赋予它为1 0 分，爆 发点等于或高于5 0 0 时作为吼的下限，并且赋予它为o 分；爆发点介于1 4 0 5 0 0 之间的，假定其热爆炸危险性和5 秒钟爆炸点成反比关系，从而瓯值 可以按下式计算，即 口1 = 1 3 8 9 2 7 8 x 1 0 2 t e ( 2 3 ) 口，一一真空安定性，它是炸药对热的反应敏感性的又一种量度，就混合炸药而言， 还可以反映组分之i 、日j 的相容性。常用炸药的真空安定性试验，取5 克试样， 加热到1 0 0 测得4 0 小时的放气量，也表示于表2 1 中。可见基本上都在 0 到8 c m 3 之问。放气量越多的，对热越敏感，危险性越大，固热分解危险性 系数口，在放气量达到8 c m 3 以上时取1 0 分为上限；接近于0 c m 3 时取0 分作 为下限；介于0 到8 c m 3 之间的，其热分解危险性与放气量成正比，固d ，值 按下式计算，即 口2 = 1 2 5 s v ( 2 4 ) a ，一一撞击感度，它是描述炸药对机械作用反应灵敏性的基本量度，具体测试与表 示方法很多，这旱选用的是用美国匹克汀尼兵工厂仪器测定的值，即2 k g 落 锤1 0 次试验中至少有一次发生爆炸的最小落高，常用炸药的撞击感度值列 于表2 1 中。可见基本上都在1 - 3 8 0 c m 之问。落高越低的，对机械撞击 越敏感，撞击危险性越大，固落高芑8 0 c m 的，取撞击危险性系数口，等于o ； 落高s l c m 时，吼= 1 0 ；介于0 - - 一8 0 c m 之间的，耿口，值与落高成反比，固口， 第二章b z a 一1 法介绍以及改进分析 按下式计算，即 口3 = 1 0 - - 1 2 5 x 1 0 s h ( 2 5 ) 口4 一一摩擦感度，它是描述炸药对机械作用反应灵敏性的又一基本量度。国际上常 采用德国材料试验研究所( b a m ) 的摩擦感度试验法。常用摩擦感度值仍示 于表2 1 中。可见其数值在0 - - 3 5 3 n 之间，固取压柱负荷在3 5 3 n 以下的 摩擦危险性系数口。= 0 ；压柱负荷接近于0n 时，口。= 1 0 ；处于3 5 3 n 以下的， 摩擦危险性与压柱负荷成反比，固口。值按下式计，得 口4 = 1 0 2 8 3 x 1 0 s f ( 2 6 ) 口，一一爆轰感度，它是炸药对爆轰冲击波作用的反应灵敏性。这罩我们选用叠氮化 铅最小起爆药量来表示爆轰感度。常用炸药的最小起爆药量示于表2 1 ，可 见都落在0 o 5 9 之间。各种炸药的起爆危险系数口，按下式求得，即 口5 = 1 0 - - 2 0 s a ( 2 7 ) 从对火炸药生产工艺危险性安全评价的角度出发，考虑这五种感度特性已经基本可 以满足需要了。 火炸药的物性危险系数 口= ( q + 口2 + 口3 + a 4 + 口5 ) 5 ( 2 8 ) 2 4 1 2 物量危险系数p 这里的物量危险系数，实际上不光反映危险物质数量，而且也反映了一旦发生燃烧 爆炸事故后所造成的破坏威力特性，所以可以作为危险严重度的量度。 火炸药发生爆炸时对周围设施造成的破坏主要是通过爆炸冲击波、燃烧与热辐射、 爆炸破片、地震波等的作用。前两者影响较大，应予以重点考虑，后两者影响范围较小 或者比较稀疏，火炸药无论是在空气中爆炸还是在密实介质中爆炸，能引起破坏的超压、 冲量、质点振动速度与振幅，都基本上与药量的立方根成正比。所以取： 6 = 扣雨焉 ( 2 9 ) 式中：g 为系统内的炸药量，吨；厂为系统内的炸药比能； r 为t n t 的比能；厂厅w 即为t n t 当量。 常用炸药比能及其他反应爆炸威力( 做功能力) 的参数列于表2 2 中。一般情况下， 各种炸药的t n t 当量都以比能表示，无比能数据的酌情取其他威力参数比。根据对多 种炸药的这些数据的分析，用不同威力参数比表示的t n t 当量，差别大都在1 0 以内， 取立方根之后带来的误差会更小，这对于危险源评价来说是呵以允许的。 至此，若把物性危险系数口与物鼍危险系数口相乘，按照公认的风险或危险度的定 第二章b z a 一1 法介绍以及改进分析 义此乘积y 可用如下公式表示： v - - a ( 2 1 0 ) 这里y 为危险度，我们可将其称为二维危险度。如果火炸药制造出来后就不在加工 处理了，例如仅是搬运或存于仓库，v 值就可用于下一步评价了。然而在许多火炸药产 品生产中，火炸药还要经过多次加工，因此还要考虑到加工工艺过程对其危险性的影响。 表2 1 常用炸药的各种感度参数 火炸药名称 a l 口2 ( c m ) 口4口5 特 征 值 硝化棉 2 3 0 7 4 71 5 01 8 87 6 29 0 53 5 300 1 08 0 火 硝化甘油 2 2 2 7 6 91 1 01 01 3 09 8 41 1 86 6 60 1 08 0 药乙二醇二硝酸酯2 5 76 7 2 1 01 05 0 09 3 8，3 5 300 1 0 8 0 组 吉纳 2 0 0 8 3 0 1 0 1 01 7 7 87 7 83 5 300 2 64 8 分 硝基胍 2 7 56 2 2 0 3 70 4 66 6 0 41 7 53 5 300 2 06 0 高氯酸铵4 2 5 1 7 7 0 1 30 1 66 0 9 62 3 83 5 300 4 51 0 硝化乙j ：醇 2 3 77 2 73 03 7 5 2 2 8 57 1 43 5 300 1 08 0 表2 2 常川火炸约的能量参数 1 2 练合感度爆险系定艨腊繇数 爆度 憎p艄删& 吨 擦险系受燃觥繇数 擦度k d麟艘& 击险系 撞危性数 锤击度 。黼黼黻& 分危性数热解险系 空定&， 真安性哪爆危性数热炸险系 黻点啦 第二章b z a 一1 法介绍以及改进分析 2 4 1 3 物量危险系数) ， 火炸药在制造加工过程中通常要受到热、机械撞击或摩擦及其他化学物质的作用， 结果会使危险性进一步加大。例如t n t 、r d x 、a n 的机械感度随温度升高的情况示于 表2 3 中。 表2 3 炸药机械撞击感度随温度的变化 a n 温度( o c )2 57 51 0 01 5 01 7 5 落高( c m ) 7 8 7 47 1 1 2 6 8 5 86 8 5 83 0 4 8 注：此为美国匹克汀尼兵工厂仪器，落锤重量2 k g 、1 0 次试验中最少有一次爆炸的最小落高( c i i i ) 可见t n t 在8 0 以上处于熔融状态时感度会明显增高，其他炸药感度随温度的变 第二二章b z a 一1 法介绍以及改进分析 化，在较高温度范围内也有类似明显升高的情况。同时温度升高后热安定性也降低，甚 至到一定温度时会自加速分解。酸碱的化学物质也会影响到它的敏感度及安定性。固可 以采用表2 - - 4 所示的取值方法来确定工艺危险系数y 的大小【1 4 1 1 1 5 1 。 表2 4 丁艺过程危险系数) ，取值条件 注：常规条件是指火炸约处丁常温、常压、无化学介质作用、无机械作用的条件下 最后取 于是有 ，。n + y 2 + y 3 + ) ，4 + y 5 w b = a f l r ( 2 1 1 ) ( 2 1 2 ) 是综合考虑了物性、物量及工艺条件影响的危险度。其中a 、) ，相当于生产条件 下发生燃烧爆炸事故的可能性( 概率) ，相当于事故灾害的严重度。这种火炸药及处 于生产动态条件下的危险度w b 也可以称为三维危险度。 2 4 2 未受控系数k 2 4 2 1 “三圆环”原理 可控危险度系数b 的未受控系数k 也称隐患系数，其内涵是燃烧爆炸危险源可控 危险末受到有效控制的程度。设彳。为系统应该达到的安全标准值，彳为系统实际达到 的评估值，那么彳l 伪。便是达标率，( 1 - - a l a o ) 就是未达标率，也就是未受控系数。达 标率越高，系统危险受控程度就越高；如果通过有效的安全管理使危险性得到完全控制， 即达标率1 0 0 ，a l 4 0 = 1 ，那么未受控系数k = 0 ，系统内危险性降至最低，系统内现实 危险度( 内= v 批8 ) 就只有基本固有的本质危险度v 所描述的程度。 第二章b z a 一1 法介绍以及改进分析 然而影响系统内危险性的因素极其复杂，并且随着企业类型不同或生产的产品不同 而有所不同。“三圆环”事故致因理论告诉我们：事故的潜在危险转化为显现事故，是 因为“人员的不安全行为”、“机( 物) 的不安全状态 、“环境的不安全条件”两两在同 一时空相遇而引发的。大多数事故是由于“人员的不安全行为”和“机( 物) 的不安全 状态”在同一时空相遇而发生的。少数事故是由于人员处在“不安全环境条件”中发生 的，或者由于( 自身有危险的物质) 暴露在“不安全环境中”而发生的。 从这一理论出发，可以把任何一个复杂的危险源系统都分解成“人员的不安全行 为 、“机( 物) 的不安全状态、“环境的不安全条件 三个子系统，并以三个圆分别表 示这三个子系统，那么每两个圆的交叉部分就为可能发生事故的区域，而三个圆交叉部 分就为高事故几率区域。 利用三圆环事故致因理论建立数学模型时，要引用“集合”的概念，即把系统内所有 不安全因素视为一个“全集”，把“人员的不安全行为 视为一个子集，同样把“机( 物) 的不安全状态”、“环境的不安全条件”视为另外两个“子集 ，并分别用q 、 表示，那么，按照事故发生在三个子集两两相交的同一时空，就有以下情况：对于“人 员的不安全行为 、“机( 物) 的不安全状态 、“环境的不安全条件 三个子系统两两相 交造成事故的情况，是“和事件 ，应遵循“并集合”的运算，是相加的关系，于是就 有： q 人+ q 人+ 喁。 ( 2 1 3 ) 在b z a 一1 法中定义了这样几个参数，即s 人、s 机。物，、s 环境分别为人、机( 物) 、环 境符合“安全标准”的行为或状态；& ，s 、分别是现实做到的行为或状态。于是s 胚 ns v s 叭锈，、s z s 坼减是j 去标率；( 1 一s x s ) 、( 1 一s v s 概f 街，) 、( 1 一s z s 张) 就是未 达标率，固仃吨俗a 夕