安全之GB50161《烟花爆竹工程设计安全规范》详细解读

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• 机械设备设计存在不足,对药物摩擦、撞击 • 设备材质不合适,撞击产生火花,缺乏防止雷电、静电火花的措施 • 机械设备维修检查不到位,留有残药、浮药 • 电气设备选型不合适,产生电气火花、表面高温 • 设备布置不合理,使接触火源、高温
• AQ4106~AQ4112等行业标准及工程设计标准进行规定、预防
烟花爆竹工程设计安全标准
主要内容
• 一、烟花爆竹药剂的安全特性 • 二、烟花爆竹生产事故的主要类型及基本原因 • 三、《烟花爆竹工程设计安全标准》条文解读
前言
• 《烟花爆竹工程设计安全规范》GB501612009(简称09规范)从工程设计的源头对烟 花爆竹安全生产进行界定,贯彻“小型、分 散”原则,采用技术手段和安全设施保障安 全生产,减少事故影响和损失。是烟花爆竹 行业安全生产的重要法规之一。
爆炸冲击波对动物伤害的试验结果
伤害 名 等级 称
零无 伤 轻
一伤
中 二伤
重 三伤
死 四亡
伤害情况简述 无损伤
比例距离 超压
(m/kg1/3 ) (kg/cm2)
≥12
≤0.10
1/4肺气肿,散在性气肿 或2—3个脏器点状出血
7—12
1/3肺气肿,或1—3个脏器片状 4.5—7 出血,或1个脏器大片出血
• (2)变化过程必须是高速的。这是爆炸过程 与一般氧化还原反应不同的一个重要区别, 高速才能保证爆炸产物的体积能量密度大。
• (3)变化过程必须有大量气体生成。这是因 为气体的可压缩性很大,膨胀系数也很大, 是爆炸过程膨胀作功的介质。
3.烟火爆竹的燃烧爆炸能力
• 通常用TNT当量值来表示。 • TNT当量值:在距爆源相同距离处,产生相
• 黑火药含水量超过2%就很难点燃,超过15%就不能 点燃。
(二)烟火药的安全特性
• 烟火药是烟花爆竹行业配方种类最多的爆炸品。
• 1.烟火药组成 • 烟火药通常由可燃剂、氧化剂、黏合剂和其他
添加剂进行机械混合得到。
• 可燃剂(如木炭、煤粉、硫磺,镁粉、铝粉、 镁铝合金粉)
• 氧化剂(如硝酸盐、氯酸盐、高氯酸盐) • 黏合剂(人造树脂、天然树脂及某些有机物) • 添加剂(如发光剂、染色剂)
般来说,随着硝酸钾含量提高(不超过80%),黑 火药的燃烧速度和威力也提高。
(一)黑火药的安全特性
• 2.黑火药的燃爆性能 • (1)火焰感度:(2~15cm)。 • 对火焰敏感。 • 从试验结果看,粉状黑火药火焰感度更大。 • 密度小、表面粗糙的黑火药尤其容易被点燃。 • 黑火药点燃后量小时燃烧,量大时爆炸。 • 在生产、使用、保存、运输中要绝对避免产 生火
(三)烟花爆竹生产发生燃爆炸事故的基本原因
• 2物料的因素:
• 药物配方过于敏感(如使用氯酸钾) • 原材料不纯,含有影响安全的杂质 • 药物吸湿,水分与药剂组分反应放热、自然起火
• 《烟花爆竹安全与质量》GB10631进行了规定、预防
(三)烟花爆竹生产发生燃爆炸事故的基本原因
• 3设备的因素:
花。
(一)黑火药的安全特性
• (2)摩擦和撞击感度(机械感度):
• 摩擦摆测试:粒状100%、粉状40%。
• 10kg落锤(25cm落高):粒状56%、粉状30%。 • 黑火药对摩擦和撞击比较敏感,介于起爆药和
猛炸药之间。
• 一般来说,粒状黑火药的机械感度比粉状黑火 药的更大。
• 生产过程中要防止黑火药发生撞击和摩擦,对 洒落地面和墙面的黑火药要及时用水冲洗。
• 修订后标准共13章、2个附录,270条。
• 适用范围:烟花爆竹生产建设项目和批发 经营仓库的新建、改建和扩建工程设计。 删除了:军用烟火的制造、运输和储存。
(二)建(构)筑物危险等级与计算药量
• 1.建(构)筑物危险等级:1.1级、1.3级
• 3.1.1危险性建(构)筑物的危险等级,应按下列 规定划分为1.1、1.3级
(二)烟火药的安全特性
• 4.烟火药的使用安全要求 • (2)安全性能指标要求
• 摩擦感度:≤60% • 撞击感度:≤50% • 静电感度:E下≥0.15mJ • 热稳定性 • 爆发点 • 火焰感度 • 吸湿率 • 《烟花爆竹烟火药安全性能指标及测定方法》
AQ4104
二、烟花爆竹生产的主要事故类型及 基本原因
(二)烟火药的安全特性
• 2.烟火药的种类
• 有色发光剂: • 红光剂:以锶盐为主要原料配制而成 • 黄光剂:以钠盐 • 蓝光剂:以铜盐 • 绿光剂:以钡盐 • 紫光剂:以碳酸铜、硝酸锶 • 白光剂:以硝酸盐与铝粉、镁粉等 • 笛音剂:邻(对)苯二甲酸和邻(对)苯二甲酸氢
钾(或其他盐)等 • 发烟剂:萘、蒽等;有色烟雾采用有机染料 • 其他(如引燃剂、照明闪光剂等)
• 1.1级:建筑物内的危险品具有整体爆炸和 迸射危险,其破坏效应将波及周围
• 根据建筑物内危险品破坏能力再细分为: • 1.1-1级:与TNT相当 • 1.1-2级:与黑火药相当 • 补充了:典型配方当量系数的附录 • 1.3级:建筑物内的危险品具有燃烧危险,
(二)烟火药的安全特性
• 3.烟火药的燃爆性能
• 摩擦和撞击感度(机械感度):
• 一般来说,烟火药的机械感度比起爆药低、 比一般猛炸药高。配方不同,机械感度差异 比较大。
• 比如:某型号绿光剂(80%氯酸钡+20%碳酸 锶)粉状撞击感度96%,远远大于TNT的撞击 感度(4~8%)。
• 火焰感度:配方不同,火焰感度差异比较大, 总体来说,烟火药的对火焰敏感。
(三)烟花爆竹生产发生燃爆炸事故的基本原因
• 4环境的因素:
• 厂址选择不合理 • 厂房平面布置不合理,相互影响 • 建筑结构不符合要求,一处事故、倒塌一片 • 工艺布置不合理,交叉作业、疏散不畅 • 消防设施不足,不能抑制初始火灾 • 通排风设施不合理,粉尘飞扬
• 主要由工程设计标准进行规定、预防
• 比如:某型号黄光剂(51%硝酸钠+5%清油 +44%钝化镁粉)火焰感度3~14cm。
(二)烟火药的安全特性
• 4.烟火药的使用安全要求
• (1)药种禁用及限用要求 • 禁用药种:砷化合物、汞化合物、没食子酸、
苦味酸、六氯代苯、镁粉、锆粉 • 限用药种:氯酸盐 • 具体见《烟花爆竹安全与质量》GB10631
•(一)烟花爆竹生产的主要事故类型——燃烧爆炸 (火药爆炸) •(二)燃烧爆炸的破坏形式 •(三)烟花爆竹生产发生燃烧爆炸事故的基本原因
(一)烟花爆竹生产的主要事故类型 ——燃烧爆炸(火药爆炸)
1.燃烧爆炸的三个阶段
• 第一阶段,转变为强压缩能(密度高过大气密度几百 倍到几千倍,温度被加热到2000℃~3000℃);
• “09规范”实施以来,为遏制重特大安全生 产事故,保障人民生命安全提供了有力保证。
• 随着烟花爆竹行业机械化、自动化生产的快 速发展,原有标准部分条款不适应行业发展 要求。
• 随着以人为本,人民至上、生命至上等安全 理念的不断深入,对工程设计标准提出了新 的更高的要求。
一、烟花爆竹药剂的安全特性
• (55%硝酸钾+25%银粉+10%硫磺+10%合金+ 谷壳) 当量系数为0.56。
(二)燃烧爆炸的破坏形式
• 1.爆炸空气冲击波 • 由于燃烧爆炸的本质是压力的急剧上升和气
体的骤然膨胀,因而产生很强的空气冲击波。 • 如果没有控制和泄爆措施,爆炸冲击波就会
由爆点向四面八方传播,对周围人员和设施 造成伤害。冲击波速度快、影响范围广。 • 破坏能力用冲击波超压来衡量。
破坏等级
一 二 三 四 五 六 七
等级名称
基本无破坏 次轻度破坏(玻璃破坏) 轻度破坏(门窗损坏) 中度破坏(墙体裂缝) 次严重破坏(需大修) 严重破坏(部分倒塌) 完全破坏(房倒屋塌)
超压△p(kg/cm2)
≤0.02 0.09—0.02 0.25—0.09 0.40—0.25 0.55—0.40 0.76—0.55 ≥0.76
(二)燃烧爆炸的破坏形式
• 4爆炸引起地震波 • 由于爆炸而形成的地震波会使邻近建筑物遭
到一定程度的破坏。 • 相对于爆炸冲击波和爆炸碎片,爆炸地震波
的危害范围要小一些,但对于埋地设施需要 重点考虑。
(三)烟花爆竹生产发生燃烧爆炸事故 的基本原因
• 1人的因素:
• 作业人员精神不集中、操作失误 • 作业人员技术素养不足,对烟花爆竹药剂易燃易爆性能缺乏认识 • 安全教育培训不到位,做不到应知应会 • 安全意识不足,随意超员超量、改变工房用途 • 违反操作规程 • 违章作业、违章指挥 • 《烟花爆竹作业安全技术规程》GB11652进行了规定、预防
三、工程设计标准条文解读
• (一)标准总体情况 • (二)建(构)筑物危险等级与计算药量 • (三)工程规划与总平面布置 • (四)工艺与布置 • (五)建筑结构 • (六)消防设施 • (七)供暖通风与空气调节 • (八)危险场所电气 • (九)自动控制和电信
(一)标准总体情况
• 本次修订共新增条款37项、修改条款和图 表139项,删除原条款14项。
反应、分解反应和爆轰反应,反应产生的高 温、高压、高能量密度气体实际上是一个大 火球,它的迅速膨胀,对附近物体有灼烧和 冲击作用。不仅会使设备、建筑物等起火、 烧焦,而且还能引起附近火炸药发生殉爆, 造成更大的灾害。 • 一般来说,爆炸火球的危害范围比冲击波的 小。
爆炸火球的直径和持续时间
• 当火球燃温为3600K时: • 火球最大直径D=3.86m0.320(m) • 火球持续时间t=0.299m0.320(s)
• 第二阶段,强压缩能的急剧膨胀形成爆炸,此时伴 随 有声、光效应;
• 第三阶段,爆炸能量(高达几十万个大气压的气体) 瞬 间逸出界面急剧压缩周围空气形成空气冲击波。
(一)烟花爆竹生产的主要事故类型 ——燃烧爆炸(火药爆炸)
图火药爆炸过程
2.燃烧爆炸的条件
• 必须同时具备以下三个条件:
• (1)变化过程必须是放热的。如果没有足够 的热量放出,化学变化就不可能自行传播, 也就不会产生爆炸。
冲击波超压计算公式
炸药在水泥等硬质地面爆炸时冲击波超压的经验公式:
△P=1.06/R+4.3/R2+14.0/R3
式中 ΔP——冲击波峰值超压,单位是kg/cm2 。 R——比例距离或叫对比距离,它是距爆炸 中心 距离r与爆炸药量W的立方根之比,即 R=r/W1/3,单位是m/kg1/3。
冲击波强度与建筑物破坏等级的关系
同爆炸空气冲击波超压时的梯恩梯装药质量 与被测试装药质量之比。(冲击波当量)
• 测定方法见《烟花爆竹烟火药的TNT当量测 定方法》AQ4105。
3.烟火爆竹的燃烧爆炸能力
• 烟火药的配方不同,TNT当量相差很大, 比如, 开包药:
• (55%高氯酸钾+25%银粉+10%硫磺+10%合 金)当 量系数为0.86;
(一)黑火药的安全特性 (二)烟火药的安全特性
(一)黑火药的安全特性
• 黑火药是我国古代四大发明之一,是烟花爆竹行业 用量最大、使用范围最广的烟火药剂。
• 1.黑火药组分
• 主要组分为:硝酸钾、木炭、硫磺。 • 用途不同各组分的配比差异较大,比如: • 军用黑火药:75∶15∶10 • 某型喷花硝:71∶17.6∶11.4 • 黑火药的配比不同,其燃烧速度和威力也不同。一
2.黑火药的燃爆特性
• (3)热感度:黑火药的热感度不太高,与 TNT相近(5s延期爆发点475℃)。
• (4)枪击感度:在20~25米处,用步枪射击 (≥500m/s)黑火药100%发生爆炸。
• 同样条件,射击TNT10次,只有1次半爆,黑 索金100%发生爆炸。
• (5)另外,黑火药受摩擦易产生静电积累,形成 高电位。
• 不同燃温的火球: • D1=D/(T/3600)1/3 • t1=t/(T/3600)10/3
(二)燃烧爆炸的破坏形式
• 3爆炸飞散物: • 爆炸抛散的石块、砖头、设备碎片等飞散物,
可击伤人员和砸坏建筑物。 • 飞出带火星的木头、效果件等可能引起临近
的建筑物发生殉燃殉爆,造成二次或多次燃 烧爆炸。 • 其破坏范围跟药量、周围防护情况及飞散物 本身的性质有关,具有随机性。 • 在工程设计标准中,重点关注带火星的飞散 物。
1/2肺气肿,3个以上脏器片状 出血(0.5cm2左右),或2个脏 器大片出血(1cm2以上) 当场死亡,或严重伤害无法抢

3.7— 4.5
≤3.7
0.25— 0.10
0.45— 0.25
0.75— 0.45
≥0.75
(二)燃烧爆炸的破坏形式
• 2.爆炸火球 • 烟花爆竹燃烧爆炸是化学爆炸,伴随着燃烧
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