2024年4月5日发(作者：尔安顺)
科学技术
KE XUE JI SHU
烟花爆竹
TNT
当量计算方法的探讨
王志初^张晓成4呈映昭：欧阳兵永1
I.江西省花炮质量监督检验站2.江西省应急管理科学研究院
要：
《烟花爆竹工程设计安全规范》中的安全距离主要是根据大量
TNT
爆炸试验数据而得，烟花爆竹的烟火药及 摘
其制品燃烧爆炸相当于多少
TNT
—直没有深入研究，因此在工程设计中一直将所有烟火药及其半成品、成品的含药量视为
TNT
当量，导致设计中建筑物与目标的安全允许距离偏大本文论述了烟火药
TNT
当量数据的主要来源，根据能量守恒定
律，分析了军用带壳弹药爆炸产物
TNT
当量的数学计算公式，探讨了烟花爆竹成品及半成品
TNT
当量的计算方法及应用实
例，使用
TNT
当量代替原来的烟火药总药量来定内、外部安全距离，可以节省大量的土地.:，
关键
词：烟
花爆竹
TNT
当量
1引言
军T.行业对TNT炸药爆炸的危害性有很深的研究，并
做了大量的对人和建筑物的毁伤评估试验或事故案例统
计；对于烟花爆竹，我们需要做的工作是如何将烟火药及
制品换算成TNT的当量，再使丨fjTNT的研究成果来进行烟花
爆竹危害性评估
建筑物内、外部距离的确定是烟花爆竹T.程设计最重
要的一项内容，在《烟花爆竹工程设计安全规范》
(GB50161 )表4.2.2、表4.2.3、表5.2.2等中，如果知道建筑
物的计算药量，则可查到建筑物与目标的最小允许距离，
上述表中的数据主要来源于TNT爆炸试验的结果，表中的
il—算药M+指的是TNT的药量；fljGB50161自1992年颁布以
来，为了简单方便，或者说没有很好的计算TNT当量的方
法，工程设计中均将烟火药、半成品或成品的含药量当成
T N T的药量来确定最小允许距离，过高地加大了危险程
度，很不科学，也造成了土地的大量浪费，违背了国家的
相关土地政策 2
2
TNT
“1 量
《爆炸及其作用》一书中就有炮弹的
TNT
“彳量计算方法
烟花爆竹行业可以考虑借鉴一些军用方法来估算TNT4
量，尤其是对烟花爆竹的半成品与成品=
3烟火约的TNT^a
烟火药的
TNT
当量主要依据于测试结果，在《民用爆
破器材
T
程设计安全规范》（
GB50089-2007)
和《地下及檀
土火药炸药仓库设计安全规范》（
GB50154-2009)
中，列有
部分常用火药、炸药的
TINT
当量系数，如在
GB50089-
2007
中，黑火药为
0.40,
单基火药
0.65,
双基火药
0.70
。在
《烟花爆竹工程设计安全规范》（送审稿）附录A中，列
有部分烟火药的
TNT
当量系数，如爆竹药（加珍珠岩）
0.76,
开苞药（加高氯酸钾）
0.86,
红光药
0.54,
喷花硝
0.26
4带壳弹约爆炸产物TNT4M•的计兑
烟花爆竹C、D级成品极难发生爆炸，其建筑物外部
最小允许距离主要考虑的是防火
，一
方面防止外来火源引
燃产品，另一方面防止一旦建筑物发生事故，明火不会波
及外部目标；A、B级成品（喷花类除外），每个产品装药
量都很大，单个威力不小，在库房中又是集中堆放，具有
TNT当量常用来表示炸药的威力，烟火药TNT当量是
指lkg烟火药爆炸时所释放的能姑相当的TNT质tt数.通常
以当量系数f表示
由于TNTiM的重要性，前国家安全生产监督管理总
局于2008年颁布了《烟花爆竹烟火药TNT当量测定方法》
(AQ 4105-2008 ),方法中测试冲击波参数非常麻烦，测
试成本也高，W此该方法实际没有应用烟花爆竹中的烟
火药、半成品、成品数以万计，依靠测试来获得TNT当量
数据，不太现实前些年，中国烟花爆竹协会组织过一次
烟火药药物TNT当量的测试，费用较大，得到的数据很
少，部分数据应用在新修订的CB50161中。军下方面对武
器弹药的研究成果很多，比如在国防丁.业出版社出版的
28
I
义地钟技与布碭第二十八卷总第期2〇21年第1期
KE XUE JI SHU
科学技术
爆炸的可能性；大多数半成品在堆枳过多或密闭情况下，
解：假设库内的半成品在极端条件下会整体爆炸，可
存吋能爆炸；因此，我们主要探讨A、B级成品及半成品的
以使用上述圆柱形战斗部的计算公式：
TNT当量计算方法。
5.1求药物的
TNT
当量
成品及半成品既有烟火药乂杳外壳，成品及半成品爆
已知开苞药当量系数为0.86,含量为20%;红光药为
炸后，烟火药放出的能量一部分消耗于壳体的变形、破碎
0.56,含量为80%;计算可得出存药量500kg中的开苞药相
和破片的飞散，另一部分消耗于爆炸产物的膨胀和形成空
当于86kg的TNT装药量，红光药相当于224kg的TNT装药
气冲击能，因此，与烟火药药物相比，空气冲击波的超压
M,贝Ij500k_存药量相肖于310kg的TNT装药M
和比冲量都要减小根据弹药研究结果，壳体的变形与破
5.2求内筒的
TNT
当量
碎消耗的能量约占1~3%,其消耗的能量可以忽略不计。这
样，根据能量守恒定律，重量为〇)的烟火药放出的总能量
9心、^
为爆炸产物的内能和动能的增加（形成冲击波），以及破
片（纸和泥土）飞散的动能。通常认为，壳体破裂的瞬
间，破片速度接近最大值，这时破片带走的动能最多，剩
其中=3.16, n =10/30, K)/rm=l/1.2, o>=310kg
下的能量留给爆炸产物和空气冲击波=
代入公式计算可得〇>be=L%kg,即留给爆炸产物形成
在《爆炸及其作用》一书中，对带壳弹药(也可称为战
冲击波的当M装药M为156kg
斗部)留给爆炸产物的当量炸药量（TNT当量）的计算公式
5.3该建筑物的内、外部距离
为：
按装药M为L%kg查GB50丨6丨-2009表4.2.2,外部距离
对于圆柱形战斗部：
为：110m
r
〇
查GB50I61-2009表5.2.2,内部距离为：I4m(双有屏障)
be
如果不换算成TNT当量，按现在常用的500kg药量查
rm
表，则外部距离为140m,内部距离(双有屏障)为20m。
5.4 土地利用率
对于球形战斗部:
如果是一个500kg存药M的内筒库，烟花爆竹企业T.
程设计中规定以该库外部距离为半径画个阏的范围内均不
r
3
a
5(
l
-
a
)
j
-
u
2，以
be
1
L
( 1
能有任何建筑物，以ll〇m为丨間的面积约为38000m
5-23
5-2
a
)J
140m为圆的面枳约为6150(W，若按照TNT当H来设计，则
可节省235(XW的面积。
式中：
0)--战斗部的装药量
6结语
01 be-留给爆炸产物的当量装药量
烟火药的TNT当量系数已经有了部分数据；半成品、
n ~战斗部的装填系数，装药量与战斗部总®量的比
成品、甚至引线，均可使用上述的计算公式，方便地计算
值
出TNT当量。上述公式的依据是因为在军用火炸药方面，
装药半径
通过大量的建筑物破坏性试验和大量的爆炸事故统计，形
破片达到最大速度时的半径，一般钢壳取1.5r„,
成了一套完整的理论体系和计算公式，烟花爆竹行业只要
纸壳更小，可近似取
1.2r
。
将烟火药、半成品或成品换算成TNT当M,就可以确定
内、外部距离。使用TNT当M代替原来的烟火药总药量来
5焖花爆竹成品及半成品TNT当量的l|-P:
定内、外部安全距离，可以节省大量的土地。
烟花爆竹企业T.程设计中内、外部距离的确定，首先
可以根据药物和危险品的一些参数，通过上面的带壳弹药
参考文献
数学公式计算出危险品的TNT当量值，然后根据《烟花爆
竹工程设计安全规范》（GB501f)l-20〇9)表4.2.2、表
I北京工业学院八系.爆炸及其作用.北京：国防工业出版社,
5.2.2中查找出内、外部距离。
1979
例：某内筒中转库，存药量为5〇〇kg,已知单个内筒
2潘功配
.
烟花爆竹原理.南京：南京大学出版社
，
2013
总重量为
30g,
其中开苞药为
2g,
红光药为
8g.
求该中转库
的TNT当量和内、外部距离。
第二十八卷总第
1
〇
6
期
2
〇
21
年第
1
期&地计技牙丨29
2024年4月5日发(作者：尔安顺)
科学技术
KE XUE JI SHU
烟花爆竹
TNT
当量计算方法的探讨
王志初^张晓成4呈映昭：欧阳兵永1
I.江西省花炮质量监督检验站2.江西省应急管理科学研究院
要：
《烟花爆竹工程设计安全规范》中的安全距离主要是根据大量
TNT
爆炸试验数据而得，烟花爆竹的烟火药及 摘
其制品燃烧爆炸相当于多少
TNT
—直没有深入研究，因此在工程设计中一直将所有烟火药及其半成品、成品的含药量视为
TNT
当量，导致设计中建筑物与目标的安全允许距离偏大本文论述了烟火药
TNT
当量数据的主要来源，根据能量守恒定
律，分析了军用带壳弹药爆炸产物
TNT
当量的数学计算公式，探讨了烟花爆竹成品及半成品
TNT
当量的计算方法及应用实
例，使用
TNT
当量代替原来的烟火药总药量来定内、外部安全距离，可以节省大量的土地.:，
关键
词：烟
花爆竹
TNT
当量
1引言
军T.行业对TNT炸药爆炸的危害性有很深的研究，并
做了大量的对人和建筑物的毁伤评估试验或事故案例统
计；对于烟花爆竹，我们需要做的工作是如何将烟火药及
制品换算成TNT的当量，再使丨fjTNT的研究成果来进行烟花
爆竹危害性评估
建筑物内、外部距离的确定是烟花爆竹T.程设计最重
要的一项内容，在《烟花爆竹工程设计安全规范》
(GB50161 )表4.2.2、表4.2.3、表5.2.2等中，如果知道建筑
物的计算药量，则可查到建筑物与目标的最小允许距离，
上述表中的数据主要来源于TNT爆炸试验的结果，表中的
il—算药M+指的是TNT的药量；fljGB50161自1992年颁布以
来，为了简单方便，或者说没有很好的计算TNT当量的方
法，工程设计中均将烟火药、半成品或成品的含药量当成
T N T的药量来确定最小允许距离，过高地加大了危险程
度，很不科学，也造成了土地的大量浪费，违背了国家的
相关土地政策 2
2
TNT
“1 量
《爆炸及其作用》一书中就有炮弹的
TNT
“彳量计算方法
烟花爆竹行业可以考虑借鉴一些军用方法来估算TNT4
量，尤其是对烟花爆竹的半成品与成品=
3烟火约的TNT^a
烟火药的
TNT
当量主要依据于测试结果，在《民用爆
破器材
T
程设计安全规范》（
GB50089-2007)
和《地下及檀
土火药炸药仓库设计安全规范》（
GB50154-2009)
中，列有
部分常用火药、炸药的
TINT
当量系数，如在
GB50089-
2007
中，黑火药为
0.40,
单基火药
0.65,
双基火药
0.70
。在
《烟花爆竹工程设计安全规范》（送审稿）附录A中，列
有部分烟火药的
TNT
当量系数，如爆竹药（加珍珠岩）
0.76,
开苞药（加高氯酸钾）
0.86,
红光药
0.54,
喷花硝
0.26
4带壳弹约爆炸产物TNT4M•的计兑
烟花爆竹C、D级成品极难发生爆炸，其建筑物外部
最小允许距离主要考虑的是防火
，一
方面防止外来火源引
燃产品，另一方面防止一旦建筑物发生事故，明火不会波
及外部目标；A、B级成品（喷花类除外），每个产品装药
量都很大，单个威力不小，在库房中又是集中堆放，具有
TNT当量常用来表示炸药的威力，烟火药TNT当量是
指lkg烟火药爆炸时所释放的能姑相当的TNT质tt数.通常
以当量系数f表示
由于TNTiM的重要性，前国家安全生产监督管理总
局于2008年颁布了《烟花爆竹烟火药TNT当量测定方法》
(AQ 4105-2008 ),方法中测试冲击波参数非常麻烦，测
试成本也高，W此该方法实际没有应用烟花爆竹中的烟
火药、半成品、成品数以万计，依靠测试来获得TNT当量
数据，不太现实前些年，中国烟花爆竹协会组织过一次
烟火药药物TNT当量的测试，费用较大，得到的数据很
少，部分数据应用在新修订的CB50161中。军下方面对武
器弹药的研究成果很多，比如在国防丁.业出版社出版的
28
I
义地钟技与布碭第二十八卷总第期2〇21年第1期
KE XUE JI SHU
科学技术
爆炸的可能性；大多数半成品在堆枳过多或密闭情况下，
解：假设库内的半成品在极端条件下会整体爆炸，可
存吋能爆炸；因此，我们主要探讨A、B级成品及半成品的
以使用上述圆柱形战斗部的计算公式：
TNT当量计算方法。
5.1求药物的
TNT
当量
成品及半成品既有烟火药乂杳外壳，成品及半成品爆
已知开苞药当量系数为0.86,含量为20%;红光药为
炸后，烟火药放出的能量一部分消耗于壳体的变形、破碎
0.56,含量为80%;计算可得出存药量500kg中的开苞药相
和破片的飞散，另一部分消耗于爆炸产物的膨胀和形成空
当于86kg的TNT装药量，红光药相当于224kg的TNT装药
气冲击能，因此，与烟火药药物相比，空气冲击波的超压
M,贝Ij500k_存药量相肖于310kg的TNT装药M
和比冲量都要减小根据弹药研究结果，壳体的变形与破
5.2求内筒的
TNT
当量
碎消耗的能量约占1~3%,其消耗的能量可以忽略不计。这
样，根据能量守恒定律，重量为〇)的烟火药放出的总能量
9心、^
为爆炸产物的内能和动能的增加（形成冲击波），以及破
片（纸和泥土）飞散的动能。通常认为，壳体破裂的瞬
间，破片速度接近最大值，这时破片带走的动能最多，剩
其中=3.16, n =10/30, K)/rm=l/1.2, o>=310kg
下的能量留给爆炸产物和空气冲击波=
代入公式计算可得〇>be=L%kg,即留给爆炸产物形成
在《爆炸及其作用》一书中，对带壳弹药(也可称为战
冲击波的当M装药M为156kg
斗部)留给爆炸产物的当量炸药量（TNT当量）的计算公式
5.3该建筑物的内、外部距离
为：
按装药M为L%kg查GB50丨6丨-2009表4.2.2,外部距离
对于圆柱形战斗部：
为：110m
r
〇
查GB50I61-2009表5.2.2,内部距离为：I4m(双有屏障)
be
如果不换算成TNT当量，按现在常用的500kg药量查
rm
表，则外部距离为140m,内部距离(双有屏障)为20m。
5.4 土地利用率
对于球形战斗部:
如果是一个500kg存药M的内筒库，烟花爆竹企业T.
程设计中规定以该库外部距离为半径画个阏的范围内均不
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3
a
5(
l
-
a
)
j
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u
2，以
be
1
L
( 1
能有任何建筑物，以ll〇m为丨間的面积约为38000m
5-23
5-2
a
)J
140m为圆的面枳约为6150(W，若按照TNT当H来设计，则
可节省235(XW的面积。
式中：
0)--战斗部的装药量
6结语
01 be-留给爆炸产物的当量装药量
烟火药的TNT当量系数已经有了部分数据；半成品、
n ~战斗部的装填系数，装药量与战斗部总®量的比
成品、甚至引线，均可使用上述的计算公式，方便地计算
值
出TNT当量。上述公式的依据是因为在军用火炸药方面，
装药半径
通过大量的建筑物破坏性试验和大量的爆炸事故统计，形
破片达到最大速度时的半径，一般钢壳取1.5r„,
成了一套完整的理论体系和计算公式，烟花爆竹行业只要
纸壳更小，可近似取
1.2r
。
将烟火药、半成品或成品换算成TNT当M,就可以确定
内、外部距离。使用TNT当M代替原来的烟火药总药量来
5焖花爆竹成品及半成品TNT当量的l|-P:
定内、外部安全距离，可以节省大量的土地。
烟花爆竹企业T.程设计中内、外部距离的确定，首先
可以根据药物和危险品的一些参数，通过上面的带壳弹药
参考文献
数学公式计算出危险品的TNT当量值，然后根据《烟花爆
竹工程设计安全规范》（GB501f)l-20〇9)表4.2.2、表
I北京工业学院八系.爆炸及其作用.北京：国防工业出版社,
5.2.2中查找出内、外部距离。
1979
例：某内筒中转库，存药量为5〇〇kg,已知单个内筒
2潘功配
.
烟花爆竹原理.南京：南京大学出版社
，
2013
总重量为
30g,
其中开苞药为
2g,
红光药为
8g.
求该中转库
的TNT当量和内、外部距离。
第二十八卷总第
1
〇
6
期
2
〇
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年第
1
期&地计技牙丨29