《爆炸安全技术与管理》讲义

炸药安全技术与管理讲义《爆炸安全技术与管理》讲义1/61第1章绪论(Introduction)1.1安全技术的意义及其研究范畴1.1.1安全问题与安全科学发展的历程安全问题是当今社会最为关注的问题之一，人类在运用自己的聪明才智不断创造工具和手段，揭示自然界千变万化的奥秘，改善自身的生存空间，逐步适应自然，改造自然、满足人类日益增长的物质生活和精神生活的需要。科学的发展在给人类带来利益的同时，也给人类带来了巨大的灾难，其主要表现在以下几个方面：㈠大气污染问题(Airpollution)人类改造自然能力大大提高的同时，人与自然的关系日益深化，同时矛盾也日益激化。燃煤、燃油的工业烟囱中喷出的浓烟把大量的烟尘和有毒气体排向空中，导致严重的环境污染。⑴伦敦烟雾事件1952年12月5日~8日，英国伦敦上空因受冷高压的影响，出现了无风的状态和低空逆温层，致使燃煤产生的烟雾不断积累，造成严重的空气污染事件，导致4000人死亡。⑵美国的多诺拉事件美国的多诺拉是个河谷地带，在这里有大型的炼油厂、硫酸厂、炼锌厂等，1948年10月27日~28日这个地区受反气旋和逆温层控制，使大气污染物在近地层积累，造成大气污染事件，使这个当时只有14000人的小镇4天内就有5900人患病，死亡17人。⑶洛杉矶光化学事件美国洛杉矶市20世纪40年代初有汽车250多万辆，每天耗油1600万升，向大气排放出的尾气在日光作用下，形成臭氧为主的光化学烟雾。1946年曾发生过一次危害，1954年又发生过一次很严重的大气污染危害。在1955年的一次污染事件中仅65岁以上的老人就死亡400多人。㈡核灾害(Nucleardisaster)核能的合理开发和利用给能源危机带来了新的希望，同时也会由于失控而造成人员伤亡，无数动植物灭绝。核辐射可以杀死动植物的细胞分子，破坏人体的DNA分子并诱发癌症，同时也会给下一代流下先天性缺陷。如1986年4月26日，前苏联切尔诺贝利核电站发生了严重的堆芯爆炸事故，共28人死亡，24人残废。据专家估计，在今后一段时间内，《爆炸安全技术与管理》讲义2/61前苏联将有45000人因此事故的核污染而死于癌症，这次事故直接经济损失达80多亿卢布。㈢化学污染问题（主要是水污染）化学工业的诞生给人类的生存环境带来了巨大的破坏。目前全世界55000亿m3的淡水被污染，地球上许多的物种由于受到化学污染而处于濒临灭绝的边缘。其中著名的水污染事件有：⑴日本水俣事件日本熊县的水俣市，1953年至1956年由于工厂将大量含有甲基汞的废水排入水俣湾，污染了水体。使得水俣和不知火海的鱼中毒，人食毒鱼而受害。据1972年的日本环境厅公布，水俣湾和阿贺野川下游汞中毒285人，其中死亡60人。⑵日本富山事件1955年至1972年日本富山神通川流域，锌铅冻炼厂等排放的含镉废水污染了神通川水体。两岸居民利用水灌溉农田，使稻米含镉，居民食用含镉稻米，饮用了含镉水而中毒，患者整天喊“痛”，被称为“痛痛病”。1963年至1979年3月，共有患者130人，死亡81人。㈣航天航空工业灾害1986年美国弗罗里达洲航天中心发射场，美国航天飞机“挑战者号”点火升空，在离地球15000m的高空爆炸，机上7人全部遇难。1974年一架土耳其DC-10型飞机在巴黎坠毁，346人遇难。同年12月，荷兰一架DC-8型飞机在斯里兰卡坠毁，191人遇难。㈤交通运输事故在所有事故中，交通事故是最大的杀手。根据专家测算，全球每年发生各类事故2.5亿起，死亡200多万人，其中约100多万人死于交通事故。㈥工业矿山灾害众所周知，煤炭在我国能源结构中占有举足轻重的地位。但煤矿开采又给我们的环境带来了巨大的灾害，它使地表下陷，山体滑坡。更为严重的是，地下采矿过程中发生的顶板灾害，冲击地压，煤与瓦斯突出，瓦斯爆炸，矿井突水，煤层自燃。世界上最大的瓦斯爆炸事故是日本帝国主义侵占我国东北期间，辽宁本溪煤矿发生的瓦斯、煤尘爆炸，死亡1549人。1.1.2安全科学的定义，性质及安全技术的研究范畴㈠安全科学的定义安全科学从它诞生的那天起，安全工作者对安全科学的定义各有论述，也不统一。《爆炸安全技术与管理》讲义3/61德国学者库耳曼(KuhlmannA)在《安全科学导论》一书中对安全科学做了这样的阐述：“安全科学的主要目的是保持所使用的技术危害作用绝对地最小化或至少使这种危害作用限制在允许的范围内——为实现这个目标，安全科学的特定功能是获取及总结有关知识，并将有关发现和获得的知识引入到安全工程中来。这些知识包括应用技术系统的安全状况和安全设计，以及预防技术系统内固有危险的各种可能性。”比利时J.格森教授对安全科学做了这样的定义：“安全科学是研究人、技术和环境之间的关系，以建立这三者的平衡共生态为目的。”原《中国安全科学学报》杂志主编刘潜把安全科学定义为：“安全科学是研究人们在生产极其活动中的身心安全（含健康、舒适、愉快乃至享受），以达到保持劳动者极其活动能力，保障其活动效率的跨门类，综合性的横断科学。”还有的学者认为：研究生产中人—机—环境系统，实现本质安全化及进行随机安全控制的技术和管理方法的工程学称之为安全科学。我们将安全科学的定义如下：安全科学是研究事物安全与危险矛盾运动规律的科学。研究事物安全的本质规律，揭示事物安全相对应的客观因素及转化条件；研究预测、消除或控制事物安全与危险影响因素和转化条件的理论与技术，研究安全的思维方法和知识体系。从以上不同的定义可以看出，随着安全科学的不断深入，安全理论的不断完善和充实，将来肯定会有一个在内涵和外延上都很恰当的定义。目前它的本质特征内涵可以归纳如下：⑴安全科学要体现本质安全，即从本质上达到事物或系统的安全最适化。⑵安全科学要体现理论性、科学性。不但要研究安全目标技术方法和手段，而且要研究安全的理论和策略。⑶安全科学要体现交叉性，不仅包括工程科学和技术科学知识，而且要包括基础科学理论以及认识论和方法论的知识。各种学科的出现和发展都要适应人类社会稳定繁荣的趋向，现在安全科学就是要把各相关学科的理论和方法综合起来，形成系统的理论，真正为人类追求的最终目标——安全而服务。⑷安全科学要体现研究对象的全面性。即安全科学的研究对象应包括人类生存和发展过程中面临的一切负效应。⑸安全科学的目的要体现人、经济、环境和技术功能的最优化。㈡安全技术安全技术是指各行业消除危险，避免事故、保障生产顺利进行的技术知识体系。包括安全系统论、信息论、控制论、安全管理学、心理行为学、人机工效学、安全经济学。㈢安全技术的研究范畴《爆炸安全技术与管理》讲义4/61⑴防止爆炸和燃烧灾害的发生燃烧事故具有的一些特点：①工业上的燃烧、爆炸事故往往与技术过程有关。②工业上的燃烧、爆炸事故一般来势凶猛，若不及时扑救，可能造成事故。蔓延扩大或形成次生灾害。特别是对于加工易燃品、爆炸品的化工厂，要充分估计一旦发生事故时所造成的影响，采取一些自动化程度较高的防火防爆装置。③对于一些化工厂来说，燃烧和爆炸虽然是两类事故，但往往连续发生，一般来说，大的事故之后伴随着燃烧和火灾，存有爆炸物质的场所，燃烧和火灾创造了爆炸的条件，由燃烧而导致爆炸。④燃烧事故一般破坏性大，损失惨重。往往造成人身伤亡和设备、建筑物破坏，迫使生产停顿。要恢复生产也须花费较大的投资和较长的时间。⑵防止构筑物、机械装置的破坏主要研究锅炉、高压容器的破裂而发生的物理性爆炸，构筑物的倒塌，链索的断裂，沙石隧道崩塌等以及设施机械设备、装置等的破坏所引起的灾害。⑶防止人机伤亡事故的发生生产过程中的人机伤亡事故一般指劳动者在操作过程中因人的安全行为与物的异常接触所引发的伤亡事故。如从高处坠落、被重物压伤、触电等。⑷防止工业中毒及职业病工作人员由于吸入有害气体、烟雾、粉尘等或因其皮肤、黏膜接触了剧毒品而引起的急性、亚急性和慢性的中毒病状。如皮肤炎、眼溃疡症，职业癌，矽肺、窒息等。⑸防止环境污染1.2火工与烟火安全技术火工、烟火制品在生产过程中，引起燃烧爆炸事故的主要原因是撞击、摩擦、占燃、爆事故的72%，其次是起爆药及烟火药受热或热积累引发的热爆炸事故，占燃爆事故的12%。各类燃爆事故按致因类型进行归类如下表1.1。表1.1事故分布状况表事故致因类别事故次数伤亡人数事故所占比率×100撞击、摩擦16432227%热（含热积累）274612%静电15186.6%《爆炸安全技术与管理》讲义5/61中毒672.7%酸灼伤331.3%机械绞伤331.3%电气火花361.3%遇水燃烧爆炸130.5%可燃气体爆炸110.5%原因不祥481.8我国火工品安全生产存在的差距：㈠火工品生产本质安全性差；㈡工艺生产过程中周转药量、产品多、自动化程度低；㈢安全意识差，安全管理体制不健全。第2章危险物分类与特性2.1危险物分类㈠什么是危险货物具有爆炸、易燃、毒害、感染、腐蚀、放射性等危险特性，在运输、储存、生产、使用和处理中，容易造成人员伤亡、财产损毁或环境污染而需要特别防护的物质和物品称为危险货物。㈡化学危险物品的分类参照联合国危险物运输专家委员会及我国国标，将化学危险品分为9类。⑴爆炸品爆炸性物质（explosivessubstances）；爆炸性物品（explosivesarticles）；为产生爆炸或烟火实际效果而制造的上述爆炸性物质、爆炸性物品中未提及的物质和物品等。⑵气体（压缩气体、液化气体、加压溶解的气体、液化冷冻气体）⑶易燃液体⑷易燃固体⑸氧化性物质和有机过氧化物⑹毒害品和感染性物质⑺放射性物质《爆炸安全技术与管理》讲义6/61⑻腐蚀性物质⑼杂项2.2可燃性气体㈠什么是可燃性气体凡是在常温常压下以气体状态存在，具有经撞击、受热或遇火花发生燃烧或燃烧性的气体称为可燃性气体。㈡可燃性气体的分类及燃烧形式一级可燃性气体的爆炸下限≤10%。二级可燃性气体的爆炸下限10%。注：爆炸极限：表征可燃性气体和可燃粉尘危险性的重要示性数，当可燃气体蒸气或可燃性粉尘与空气（或氧）在一定浓度范围内均匀混合，遇到火源发生爆炸的浓度范围称为爆炸浓度极限，简称爆炸极限。爆炸下限——能够爆炸的最低浓度称为爆炸下限。爆炸上限——能够发生爆炸的最高浓度。气体的燃烧形式有两种：一种是稳定燃烧，又称为扩散燃烧。一种是爆炸式燃烧，又称为动力燃烧。㈢可燃气体的危险特性⑴燃烧性⑵爆炸性⑶化学活泼性分子结构中有不包括键的气体具有化学活泼性，在通常条件下即能与氯、氧等氧化剂或其他物质起反应，发生燃烧或爆炸。一般地分子结构中的不饱和键越多，火灾爆炸危险性越大。⑷易扩散性比空气轻的可燃性气体逸散到空气中可以无限制地扩散，易与空气形成燃爆性混合物，而且能够顺风飘动，向下风向扩散到远方去，如果在那里遇到点火源发生燃烧，会把火焰传回来，引起火灾或爆炸。比空气重的可燃气体泄露出来时，往往沿地表扩散，有时会飘流于沟渠、厂房死角处，长时间聚集不散，遇到点火源就会发生燃烧和爆炸。《爆炸安全技术与管理》讲义7/61⑸腐蚀性某些可燃性气体具有腐蚀性，如硫化氢、硫氧化碳、氨等都能腐蚀设备，削弱设备的耐压强度，严重者可导致设备裂隙漏气、以及致引起燃烧爆炸事故。⑹毒害性有一些可燃气体具有毒害性，如磷化氢、氯化烯、氯甲烷、一氧化碳、氰化氢等扑救这类气体的火灾时，要佩戴防毒面具，并站在上风方向，以免中毒。⑺带电性压缩的或液化的可燃气体如氢气、乙烯、乙炔、氨、天然气、液化石油气、煤气等从管口或破损处高速喷出时，能产生静电。其主要原因是气体中含有固体或液体杂质，在高速喷出时与喷嘴强烈摩擦而产生静电，气体中所含固体或液体杂质越多，产生的静电荷也越多，气体的流速越大，产生的静电越强。如果设备是绝缘材料制成的，或虽是金属材料制成但没有良好接地，静电就会聚集到很高的电压，高静电放电产生的电火花，就会点燃可燃性气体与空气的混合物，引起燃烧、爆炸事故。㈣可燃气体的爆炸极限气体爆炸极限的理论计算⑴根据完全燃烧反应所需氧原子数，估算碳氢化合物的爆炸下限，其经验公式如下：%1)176.4100+−=NL（下，%476.41004+×=NL上式中下L——碳氢化合物的爆炸下限上L碳氢化合物的