改进BZA-1法在球扁药生产安全评估中的应用

任鹏亮，马忠亮，刘保顺

(中北大学化工与环境学院，山西　太原　030051)



改进BZA-1法在球扁药生产安全评估中的应用

任鹏亮，马忠亮，刘保顺

(中北大学化工与环境学院，山西太原030051)

球扁形发射药是一种应用广泛的特殊发射药，其连续化生产意义重大，在生产中安全问题同样突出。本文以球扁形发射药为研究对象，介绍了普通的BZA-1法，然后对BZA-1法的参数取值进行了一定的修改，通过改进的BZA-1法对球扁形发射药连续化生产中的重要工序环节进行安全评估和风险评价，以成球工序为例，选取合适的参考计算数据对其进行安全评价，并确定了该重要工序的风险值和风险等级。

BZA-1法；球扁药；安全评估；风险等级

1　BZA-1法

BZA-1是一种适用于火炸药行业危险性评估的系统安全评价方法，根据安全原理、系统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的评估法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[1-3]。

BZA-1法的数学模型如下：

(1)

式中:H——评价系统的显示危险度

H内、H外——系统内、外的现实危险度

V——系统内所处理的火炸药的固有危险度

B——系统内所处理的火炸药的可控危险度

K——系统内可控危险度的未受控系数

Ci——系统外受系统内爆炸事故影响的严重度

1.1系统内所处理的火炸药的固胡危险度V

在BZA-1法中，V的取值定义为：V=α×β

α(物性危险系数)=(热爆炸危险性系数α1+热分解危险性系数α2+撞击危险性系数α3，擦危险性系数α4，爆危险性系数α5)/5；

β(物量危险系数)=(系统内炸药量G×系统内炸药比能/TNT的比能)1/3

1.2系统内所处的火炸药的可控危险度B

B=WBPD

WB=α×β×γ

式中：γ——工艺过程(条件)危险系数

P——事故概率指标值

D——危险场所人员密度或出现频次

1.3系统内可控危险度的未受控系数K

K表示“人的不安全行为”、“物的不安全状态”、“环境的不安全条件”总的发生概率。

(2)

式中，S人、S机、S环分别表示人、机(物)、环境的安全标准值，Sx、Sy、Sz分别表示人、机(物)、环境的安全实达(评估)值；Sx/S人、Sy/S机、Sz/S环分别表示人、物、环境的达标率；(1-Sx/S人)、(1-Sy/S机)、(1-Sz/S环)分别表示人，物、环境的未达标率。

1.4系统外的现实危险度H外

式中：R0i、R1i——系统外所要求的安全距离标准值和现场实测值

Ci——系统外第i个受系统内爆炸事故影响设施的危险严重度

Wd——第i个安全距离不足的设施内火炸药或其制品的危险系数，求取法同值

0.5——修正系数

Ei——安全距离不足的第i个系统外设施受系统内爆炸影响的指标值

2　改进BZA-1法

2.1火炸药及其制品的静态危险度V

危险度(风险)=事故发生的可能性(α)×事故后果严重性(β)。α、β所代表含义与BZA-1法基本相同，区别在于，α在BZA-1中的第5种感度，爆轰感度在改进法中由冲击波感度Sd(cm)替代[1]。

冲击波感度是衡量火炸药在冲击波作用下发生爆炸的难易程度，试验方法采用《炸药的试验方法》(GJB772.207-1990)中的卡片式隔板试验法，取隔板纸大于95 mm时α5=10，隔板纸小于15 mm时，α5=0，介于此两个数值之间的可按照式(3)计算求得：

α5=(Sd-15)/8

(3)

2.2可控危险度B

可控危险度B与BZA-1法含义和取值大致相同，不同之处在于工艺过程危险系数γ有了更准确的计算。该方法考虑了20个影响因素[4]，并将其作为评估事件发生概率的条件，即电器火花和静电，放热、吸热反应，特殊的操作条件，腐蚀和泄露，低温及高温条件，物料处理及贮存，操作方式，粉尘的生成，负压条件，工艺的布置，设备的因素以及封闭单元，高温体，明火，摩擦和冲击。危险系数γ的计算公式为：

式中：γ——工艺过程危险系数

γi——第i项工艺危险性取值

m——所涉及的工艺危险条款数目

2.3系统外受影响设施的危险严重度Ci

Ci=(1+0.5Bj)Ej

式中，Bj为系统外第i个受影响设施存有的火炸药危险指数，前面的0.5由人为设定，即只按其50%考虑。该设施内无火炸药时，只由决定；Ei为系统外受影响设施及其内部人员可能受损伤的程度。

3　改进BZA-1法在球扁形发射药连续化生产安全评估中的应用

以某球扁药生产单位连续化生产工艺流程为例，其生产球扁药的主要原料是NC(硝化棉)和NG(硝化甘油)，连续化生产工艺过程中主要有成球、钝感、压扁等几大工序，其中成球工艺过程中，原料在成球锅内被混合搅拌，会产生摩擦、挤压等现象，可能导致成球器内物料局部温度升高，引发燃爆危险[5]。

3.1建立BZA-1危险源评估方程(式(1))

(1)

3.2系统内固有危险度V的估算

(1)物性危险系数α的取值

表1　硝化棉和硝化甘油的各种感度性能参数

由表1可知硝化棉和硝化甘油的物性危险系数：

α硝化棉=(7.47+1.88+9.05+0+8.0)/5=5.28

α硝化甘油=(7.69+10+9.84+6.66+8.0)/5=8.44

其中硝化甘油的感度综合值大于硝化棉，所以取α为8.44。

(2)物量危险系数β的取值

其中G表示的是可能爆炸的火炸药药量(以kg计算)。在生产球扁形发射药时，工房内的投放总药量为4.5 kg，其中硝化棉2.6 kg，硝化甘油1.9 kg； 其TNT 当量取值见表2，分别为：硝化棉 1.25，硝化甘油1.57。所以有：

表2　火药组分的能量参数

(3)固有危险度:V=α×β=8.44×1.84=15.53

3.3可控危险度B的计算

B=WBPD

(1)WB的取值

WB=α×β×γ

其中的γ取值见表3。

表3　工艺过程危险系数取值

WB=α×β×γ=8.44×1.84×3.35=52

(2)危险场所人员密度或出现频次系数D的取值是按照操作人员、 安全检查人员、 监督领导的出现频次来确定。在该单位的成球工序过程中，生产类型属于连续化生产自动控制与工人现场操作相结合，每日班次为三班，危险生产岗位有工人专门操作或检查记录，人员密度小于10人/班，故D取值4。

(3)危险源事故概率指标值P是根据以往事故发生的次数来确定，指标值P按照表4取值为 1.7。

表4　重大燃烧爆炸事故概率指标值P

(4)可控危险度B=WBPD=52×4×1.7=353.6

3.4系统内可控危险度的未受控系数

系统内可控危险度的未受控系数K是由装药过程中人员安全管理水平、环境的安全条件和设备、设施的安全状况综合因素所决定的，取值是由达标率来表示的，计算公式采用1.2中公式。通过评估专家对该生产系统的操作人员素质与安全管理、 机(物)不安全状态、作业环境不安全条件进行评估，得到人员素质与安全管理水平达标率Sx/S人=0.962； 所以人员素质与安全管理未受控率为1-Sx/S人=1-0.962=0.138。同理可算出机(物)安全状态未受控率为1-Sy/S机=0.432、环境安全条件未受控率为1-Sz/S环=0.363。

故系统内可控危险度的未受控系数：

=6.1×0.138×0.432+2.2×0.138×0.363+1.7×0.432×0.363

=0.74

3.5系统内现实危险度

根据以上计算结果可得系统内的现实危险度为：

H内=(V+KB)=15.33+0.74×353.6=276.994

3.6系统外的危险度计算

成球生产工房外有固定安全加工坊、材料库、办公室和澡堂根据《火药、炸药、弹药及火工品工厂设计安全规范》的要求，均在安全距离以外，故系统外的危险度为0。

3.7生产系统现实危险度H的计算

根据H内和H外的计算结果，最终计算系统的危险度，根据式(1)可得：

H=H内+H外=276.994+0=276.994

4　结　论

表5　系统现实危险度分级标准

通过使用改进BZA-1法对球扁形发射药成球工艺生产系统进行安全分析发现，这个生产系统的危险度值为H=276.994。依据《火炸药、 弹药企业中重大事故隐患定量评估方法》 中的危险源危险等级和整改分级标准，评估值小于500 的，可认定为I级，属于轻度危险程度，一旦发生事故，可能会造成较轻的伤害和损失，所以需要进行车间或分厂级的监督整改[1]。

[1]胡双启,赵海霞,肖忠良,等.火炸药安全与技术[M].北京:北京理工大学出版社,2014:321.

[2]付强,马忠亮.变燃速发射药连续化生产安全评价研究[D].太原:中北大学,2010:38-46.

[3]张祥来,周俊红,金雪梅.改进BZA-1法在民爆器材安全评估中的应用[J].安全,2013(10):24-26.

[4]刘晓静,陈网桦,胡毅亭.火炸药典型生产过程安全性分析与评价[D].南京:南京理工大学,2004:8-12.

[5]孟凡军,黄振亚.球形药成型和表面钝感“一步法”工艺研究[D].南京:南京理工大学,2010:19-25.

Application of Improved BZA-1 Method on the Safety Assessment of Continuous Production Process for Oblate Spherical Propellant

REN Peng-liang，MA Zhong-liang，LIU Bao-shun

(School of Chemical and Environmental Engineering，North University of China，Shanxi Taiyuan 030051,China)

Oblate spherical propellant is a kind of widely used propellant,its continuous production has great significance，which also has problems worthy of attention in production.Taking the ball flat propellant as the research object,the BZA-1 was introduced.The parameter value of BZA-1 method was modified using the modified BZA-1 method,the security of ball oblate propellant continuous production was assessed.Taking the process of into ball for example,appropriate reference data was selected for safety assessment.Risk value and risk level of this important process were also identified.

BZA-1 method；oblate spherical propellant；safety evaluation；risk level

任鹏亮(1991-)，男，硕士研究生，从事火炸药安全评价方向。

X944

A

1001-9677(2016)04-0009-03