黑火药生产过程爆炸事故分析方法的初探

1、黑火药生产过程爆炸事故分析方法的初探2001年增刊2001年12月安全奥瞑境挚氧journalofsafeandenvironmentsupplementdecember.2001黑火药生产过程爆炸事故分析方法的初探贾锁（国营晋东化工厂四分厂，山西阳泉045000）摘要:运用黑火药爆炸理论的原理.抓住形成爆炸事故的充要条件化学反应.及化学反 应初始阶段的特征?进行黑火药事故分析的一种新方法的论述.美键词;黑火药:爆炸事故化学反应:分析方法1引言般认为黑火的爆炸反应速度在密闭的条件下达300400m/s,当装填密度更大时.反应速度可达2000m/s以上.黑火药爆炸形成的过程可简略地叙述为:当黑火

2、药遇到一定能量的热点后，会使局部温度升高，达到发火点时（此温度约在290310°c）,部分药粉首先发生化学反应被点燃,z后热量积累越来越多，使反应速度迅速加快形成燃烧.继而由燃烧时温度和压力剧增而转变为爆炸黑火药爆炸反应的基本方程式为74kno+32s+16c:0=56c02+3ch 广 14c0+2h2s 一 4+35n!十 191 c03+tk2so.+2k2s+sk203-2kcns-（n1l）2co+3s+c根据事故案例，可把黑火药生产过程中爆炸事故的反应程序概括机械撞击或磨擦或静电火花一热点一局部的化学反应一较大或全部的化学反应一气体膨胀做功一爆炸后的各种生成物.这一复杂的

3、变化过程可归述为:物理一化学一物理化学的过程，并在瞬间完成.3黑火药爆炸事故化学触迹象分析法31黑火药爆炸反应的基本迹象特征分析黑火药生产过程爆炸事故的基本方法，就是根据黑火药爆炸反应的理论及黑火药在不同温度压力下化学反应后产生的不同生成物的特征与痕迹.通过现场勘察，寻找初始化学反41应的痕迹，即爆炸事故的原点.根据其特征收集各方面的材料，进行反复对照,rh表及里地思考，分析和论证，澄清爆炸事故拉生的真实原因.寻找事故的初始化学反应区（或点）,必须清楚爆炸反应过 程的基本特征，尤其是初始反应特征.当初始反应热点温度达到药物燃烧的起始温度时，黑火药 局部开始反应，在此瞬间反应的量很小，而且温度，

4、气体压力 亦很低，致使最初形成的灼热粒子一部分作用于来燃药料扩燃 外.部分接触到器壁或墙壁的灼热粒子由于负温差停止了反应.些反应不完全的物质，尤其是炭，硫粒子粘附在上面.这种 特征痕迹很黑.且有一定的方向性.此痕迹残留物几乎不再参 与后来的反应（只限于事故分析范畴，不考虑在密闭,绝热条 件下的化学反应）黑火药化学反应的这一基本特征，不会困其 爆炸事故的复杂而改变初期的化学反应迹象与后期的较完全 的反应是不一样的,前者黑，后者灰白,这就是黑火药爆炸事 故化学反应的基本迹象与规律.黑火药发生爆炸事故虽然很复杂,但是它离不开由小到大， 由局部到全局这样一个基本过程分析事故的基本思想方法， 就是要暂吋

5、避开这个复杂的全局,而在局部与关键的具体问题 上打开分析和澄清事故的关口，全力突破它而突破的重要途 径就是从黑药化学反应的基本原理与规律和最初化学反应的特 征八手.只要认准和抓住最早的黑火药爆炸反应后的这个基木 特征和现象,就可抓住分析黑火药爆炸事故的关键环节和得到 分析事故的可靠方法.这样才能较可靠地剖析黑火药事故的原 因与本质.32 事故案 lofsafetyandenvi-nmemsupplementdeeernber,2001图5点火点盘腔在测点7的p-t曲线 力峰，从而提高燃气发生器的安全性 改变点火点的位置，将点火点分别设在氢腔和预混腔.反 应初始的氢气和氧气浓度比为5:9,其他参

6、数不变.对不同的 初始压力进行模拟，图5和图6为测点7的压力温度曲线. 其中，测点7位于液氧喷注器处，直接与预混腔相连，图 中1白以看出，在氢腔点火时，压力的上升速率明显低于在预混 腔的点火时的上升速率，这主要是因为,在氢腔点火时，由于 氢腔压力首先上升,泄压空间较大而后才传播到预混腔，导致 压力上升较缓，而在预混腔点火时，由于泄压空间小,预混腔 对盘腔所泄压力有限，因此压力上升速率较快因此，通过控 制点火点位置，即控制在氢腔点火，可大大降低压力峰的上升 速率,提高燃气发生器的安全性.5结论通过以上的仿真试验，可以看出，初始压力的变化影响压 力峰值点火点位置的变化影响压力上升的速率基于燃气发

7、生器的安全性，需要降低的也正是压力上升的速率及压力峰值.本文计算模拟的结果与实验实际现象和所实测所得数据基本相符，从而证明了计算初始参数和模型的正确性由此可以得出，改变点火点位置在预混腔可大大降低压力上升的速率,而采取降低反应的初始压力，可以大大降低反应的峰值压力,这些都可以起到增加燃气发生器安全性的目的.与初.成，从初终状态关系式看岀酣p 二 p,x鲁toneaoasusermancm.n.模拟结果与上式相符,与呈线形关系.引，初始压力对.越嘶阳气 体和粉尘爆炸原理北京北京理工大学出版社99（上接第41页）其具体原因仍未查清，但根据事故现场a的水泥支柱黑，而13的支柱白的迹象,确定为a机先爆

8、炸并引爆了 b机的结论3.2.3造粒机爆炸事故某厂造粒厂曾发生爆炸事故，运用找黑色痕迹和综合其他材料进行全面分析,确认物料输送带跑偏在集料箱处产生铝与铝的磨擦形成热点造成.运用黑火药爆炸事故化学反应迹象分析法对多起事故进行深入细致地分析，并初步确定了各危险工/（设备）事故发生的关键点，在实践中对这些关键问题进行经常性或周期性观测及全贯性的严格管理，取得了定成果.充要条件.只有机械撞击或磨擦，静电火花，或其他能量形成的热点，而没有形成化学反应的初始点就不会形成爆炸事故.反之旦形成药料化学反应的迹象与初始点，就会引起黑火药爆炸事故.（2）黑火药事故爆炸过程遵循由点到面,由少到多，粉状到粒状，局部到全局反应爆炸的规律.（3）黑火药的爆炸事故有初始期的化学反应痕迹.爆炸事故原点区及附近痕迹较黑,这种黑痕迹