火灾烟气及其理化特性
火灾中的烟气中与预防
火灾中的烟气中与预防火灾是一种给人们生命财产造成巨大威胁的灾害。
与火灾紧密相连的是烟气，它不仅具有高温和毒性，更是火灾扩散的主要途径之一。
因此，对于火灾中的烟气的认识和预防至关重要。
本文将就火灾中的烟气以及相应的预防措施进行深入探讨。
一、火灾中烟气的危害烟气是火灾中产生的主要有害物质，它包含大量有害气体和颗粒物。
首先是一氧化碳（CO），它具有无色、无味、无刺激性，但能与血红蛋白迅速结合，阻碍血液携氧能力，导致中毒窒息甚至死亡。
其次是硫化氢（H2S）和氮氧化物（NOx），它们会刺激呼吸道、眼睛和皮肤，对人体健康造成不可逆的损害。
此外，烟气中还有大量的烟尘和颗粒物，会对呼吸系统产生机械性刺激，引起支气管炎、肺炎等疾病。
二、火灾中烟气的预防措施1. 室内火灾烟雾警报器的安装和维护烟雾警报器是最常见也是最有效的防范火灾烟气的装置之一。
在室内各个关键位置安装烟雾警报器，如厨房、卧室、客厅等，并定期检查和维护烟雾警报器的电池或供电，确保其正常运行。
2. 保持通风良好火灾发生后，及时开启门窗，保持通风良好，可以加快烟气的排放和稀释，降低烟气对人体的危害。
3. 避免使用易燃物品在家庭和办公场所中，避免使用易燃物品，尽量减少火灾发生的可能性。
粗心大意的使用火源等操作不仅容易引发火灾，同时也会产生大量的烟气，增加逃生的困难。
4. 建筑消防设施的设置建筑物应配备完善的消防设施，如灭火器、消火栓等。
及时发现火灾并采取灭火措施，可以最大限度地减少烟气的产生和危害。
5. 定期进行火灾演练通过定期进行火灾演练，提高人们的火灾防范意识和逃生能力，减少人员伤亡和烟气中毒的概率。
同时，演练过程中也可以检查和维护建筑物的消防设施，确保其正常运行。
结语火灾中的烟气是给人们的生命和财产带来极大威胁的因素之一。
只有深刻认识到烟气的危害性，才能采取相应的预防措施。
通过安装烟雾警报器、保持通风良好、避免使用易燃物品、设置建筑消防设施和定期进行火灾演练等措施，可以有效减少火灾发生和烟气带来的伤害。
火灾科学05火灾烟气
A
加压空间
Q5
混联出口
间歇火焰区 连续火焰区
三、烟气的流动
3、火源附近的烟气流动－羽流（Plume）
d
三、烟气的流动
3、火源附近的烟气流动－羽流
火焰高度
z
Zl
θ
a) 轴对称羽流
b) 墙边羽流
c) 墙角羽流
zw
zb
z d) 线性羽流
L H
W
e) 阳台溢流
f) 窗口溢流
6
2015/5/4
三、烟气的流动
pi 0
po 0 p
4
2015/5/4
三、烟气的流动
烟囱效应
To Ti
H 中性面
三、烟气的流动
To Ti
To
中性面
着火层 Ti 中性面 中性面
着火层
仅有下部开口 (a)
Ti>T0 (b)
Ti<T0 (c)
着火层 (a) (b) (c)
正烟囱效应和逆烟囱效应时的气体流动
建筑物中正烟囱效应引起的烟气流动
二、烟气的性质
1、烟气的浓度
将单位体积的烟气过滤，确定其中颗粒物的重量 (mg/m3)，适用于小尺寸试验(ASTM，1982)； 测量单位体积烟气中烟颗粒的数目(个/m3)，适用于烟 浓度很小的情况，如空气的净化过程； 将烟收集在已知容积的容器内，确定它的遮光性，一般 表示为一定的光学密度，适用于小尺寸和中等尺寸的试 验 (ASTM，1979)； 在烟气从燃烧室或失火房间中流出的过程中测量它的遮 光性，并在测量时间内积分，而后得到烟气的平均光学 浓度。
长度 L(m) 任意 1.0 10.0 1.0 10.0 1.0 10.0 1.0 10.0 1.0 10.0 单位光学密度 D0(1/m) 0 0.046 0.0046 0.222 0.022 0.523 0.0523 1.00 0.10 2.00 0.20 减光系Kc (1/m) 0 0.105 0.0105 0.511 0.0511 1.20 0.12 2.30 0.23 4.61 0.46
第十章 民用建筑火灾烟气的控制
2.浮力引起的烟气流动
着火房间温度升高，空气和烟气混合物密度小。 与相邻走廊房间或室外空气形成压力差。引起 烟气流动。
五、前室加压系统的分析
常闭风口系统： 着火时，只开启着火层及 相邻层的风口。 优点：系统风量小 缺点：a.容易造成前室 门打不开 b.系统有自动控制， 不稳定
常开型风口系统： 着火时，风量根据流通阻力分配。保证前室正 压值，着火层前室门打开时，该层风量自动 加大，可保证门洞风速。 优点：系统无自动控制，稳定可靠。 缺点：系统加压风量较大。 高层建筑容易造成风量分配不均
n
三、加压风口 百叶风口 前室及合用前室： 常闭风口 多叶排烟口 每2-3层设置一个 防烟楼梯间： 常开风口 百叶风口 每层设置 高规8.3.8
四、防烟楼梯间加压系统的计算 P284 假设： （1）楼梯间内和室外上 下压力相等； （2）防烟楼梯间及前室 关着的门缝隙远小 于房间与室外的流 通面积 As.c Ao （3）门洞和缝隙的阻力系数一样
（3）其他方法调节风量 设置节流阀或旁通阀调节 系统风量。
三、热压对加压防烟系统的影响
二、加压防烟的基本计算公式 原则：a 门开启时，保证一定的泄露风速度 b 门关闭时，保证一定的正压制 （1）风速法
V V Ad v
《高规》：门洞风速保证在0.7-1.2m/s。所得风 量应考虑1.1的漏风系数
（2）压差法
V p Ac 2p
△P太小，无法防止烟气渗入 △P太大，无法开门 《高规》8.3.7 风量计算应考虑1.25漏风系数
建筑火灾烟气的性质、流动和控制
烟气的性质、流动和控制烟气的产生与性质火灾烟气(smob)是一种混合物，包括：(1)可燃物热解或燃挠产生的气相产物，如未燃撒气、水蒸汽、c02、co及多种有毒或有腐蚀性的气体；(2)由于卷吸而进入的空气；(3)多种微小的固体颗粒和液滴。
目前普遍认为，烟气的这种定义方式包括的范围比某些常见定义宽，而且指明了讨论烟气时不能把其中的颗粒与气相产物分割开来。
另一种常见的定义是“烟气是可燃物燃烧所产生的可见挥发产物”。
显然这样说明问题不如前者清楚。
除了极少数情况外，在所有火灾中都会产生大量烟气。
由于遮光性、毒性和高温的影响，火灾烟气对人员构成的威胁最大。
烟气的存在使建筑物内的能见度陈低，这就延长了人员的疏散时间，使他们不得不在高温并含有多种有毒物质的燃烧产物影响下停留较长时间。
若烟气蔓延开来，即使人员处于距起火点较远的地方也会受到影响。
燃烧造成的氧浓度降低也是一种威胁，不过通常这种影响在起火点附近比较明显。
统计结果表明，在火灾中85％以上的死亡者是死于烟气的影响，其中大部分是吸入了烟尘及有毒气体(主要是CO) 昏迷后而致死的。
因此研究火灾中烟气的产生、性质、测量方法及烟气的运动与控制等都具有重要的意义。
火灾燃烧可以是阴燃，也可是有焰骸烷，两种情况下生成的烟气中都含有很多颗粒。
但是颗粒生成的模式及颗粒的性质大不相同。
碳素材料阴燃生成的烟气与该材料加热到热分解温度所得到的挥发份产物相似。
这种产物与冷空气混合时可浓缩成较重的高分子组份，形成含有碳粒和高沸点液体的薄雾。
在静止空气条件下，颗粒的中间直径Dm(反映颗粒的大小的参数)约为l四，并可缓慢地沉积在物体表面，形成油污。
有焰憾烧产生的烟气颗粒则不同，它们几乎全部由固体颗粒组成。
其中一小部分颗粒是在高热通量作用下脱离固体的灰分，大部分颗粒则是在氧浓度较低的情况下，由于不完全燃烧和高温分解而在气相中形成的碳颗粒。
即使原始燃料是气体或液体，也能产生固体颗粒。
这两种类型的烟气都是可燃的，一旦被点燃就可能转变为爆炸，这种爆炸往往发生在一些通风不畅的特殊场合。
卷烟烟气的形成及其理化性质
2 侧流烟气气溶胶的形成机制 ：
侧流烟气微粒来源于热解蒸馏区中形成的 浓聚蒸汽，这种蒸汽通过局部蚀解的卷烟 纸向烟支外扩散；蒸汽一旦离开燃烧锥便 受到骤然降温和稀释作用，从而冷凝为侧 流烟气中气溶胶微粒。
（Golay, P., A. Guardet, and R. Regamey., 1959）
(三)喷射撞击捕集器 这种装置是根据喷射撞击原理工作的，烟 气气溶胶在高速下通过微孔使其撞击在距 离很近的一块平面上。
(四)冷阱
(五)固体吸附剂
用于烟气分析的固体吸附剂 (F. Dabe., and C. R. Green., 1985)
3调节时间：抽吸前调节卷烟主要是调 节烟支的平衡水分。一般48ｈ的调节时
间足够达到水分平衡。平衡标准：试样
质量3ｈ内的相对变化不大于0.2％。
二 主流烟气的收集
(一)剑桥滤片 剑桥滤片（Cambridge filter）是用有机 黏合剂（聚丙烯酸酯）固定起来的玻璃纤 维滤片。在标准吸烟条件下剑桥滤片能保 留99.7%的烟碱 。
2.抽吸频率和持续抽吸时间 每口抽吸持续时间为2.0ｓ±0.05
抽吸频率：每抽吸1口（2ｓ），停顿58ｓ，然 后再抽下一口，也就是说，1min完成一次循环： 包括抽吸2ｓ，阴燃58ｓ。
3抽吸容量：在标准的吸烟环境里，1KPa降 装置，每口抽吸标准容量为35mL±0.15mL。
4抽吸流量图：未点燃卷烟在标准吸烟机上 的抽吸流量图应为钟形，最大流量在81.2s之间。
搅拌式捕集器 （本图选自第36届国际烟草化学家研究讨论会论文选）
（Harris, J. L. 等，1978）
火灾烟气及其理化特性
火场能见度与许多因素有关，包括烟气的散射、室内的亮度，所辨认的物体 是发光还是反光以及光线的波长等。并且还依赖于逃生者的视力及光强的适 应状态。尽管如此，通过大量的测试和研究，建立了火场能见度与烟气消光 系数之间的经验关系：
KcVc＝8 （对于发光物体）
KcVc＝3 （对于反光物体）
这表明能见度与烟气的消光系数大致成反比，且相同情况下发光物体的能见
第五节 火灾烟气及其理化特性
一、火灾烟Байду номын сангаас的产生* 二、火灾烟气的物理特性及危害 三、火灾烟气的化学特性及危害
一、火灾烟气的产生
由燃烧或热解作用所产生的悬浮在气相中的固体和液体微粒称为烟或烟粒子，含有烟 粒子的气体称为烟气。火灾过程中会产生大量的烟气，其成分非常复杂，主要由三种 类型的物质组成：(1)气相燃烧产物；(2)未燃烧的气态可燃物；(3)未完全燃烧的液、 固相分解物和冷凝物微小颗粒。火灾烟气中含有众多的有毒、有害成分、腐蚀性成分 以及颗粒物等，加之火灾环境高温缺氧，必然对生命财产和生态环境都造成很大的危 害。
第五节 火灾烟气及其理化特性
一、火灾烟气的产生* 二、火灾烟气的物理特性及危害 三、火灾烟气的化学特性及危害
材料的化学组成是决定烟气产生量的主要因素，可燃物分子中碳氢比值不同，生成 碳烟的能力不一样，碳氢比值越大，产生碳烟的能力越大，如乙炔中碳氢比为1:1， 乙烯碳氢比为1:2，乙烷碳氢比为1:3，所以在扩散燃烧中乙炔生碳能力最大，乙烷最 小，乙烯介于中间；
二、火灾烟气物理特性及危害
(一) 遮光性
1、表示方法
对烟气的遮光性衡量主要有光学密度、减光系数、百分遮光度和能见度，分
别表示为：
D0
log(
I0 I
火灾烟气及其理化特
3
设备运行受阻
烟气中的颗粒物会堵塞设备管道和部件，影响设 备的正常运行。
04 火灾烟气的控制与消除
机械排烟
01
利用机械力量，如排烟机或送风机，将火灾产生的烟气排出 室外。
02
需要专门的排烟设备和管道，适用于封闭或半封闭的场所。
03
优点是排烟效率高，可以迅速降低室内烟气浓度。
有毒气体浓度
火灾烟气中的有毒气体浓度可能会很高，对人体造成严重危害。
03 火灾烟气的危害
对人体的危害
窒息风险
火灾烟气中含有高浓度的 有毒气体和颗粒物，容易 使人窒息死亡。
毒性伤害
烟气中的有毒气体如一氧 化碳、硫化氢等会对人体 造成严重的毒性伤害。
视觉障碍
烟气中的颗粒物会降低能 见度，使人难以辨别方向 和逃离火场。
优点是可以在火灾初期阶段控制烟气的产生和蔓 延，减轻对人员和设备的危害。
05 火灾烟气的预防与应对措 施
预防措施
安装火灾报警系统
01
在建筑物内安装火灾报警系统，及时发现火源并发出警报，提
醒人员疏散。
定期检查消防设施
02
定期对消防设施进行检查和维护，确保灭火器材和消防通道的
完好有效。
制定应急预案
03Biblioteka 自然排烟利用自然通风或建筑 物的自然开口，如窗 户、门等，将烟气排 出室外。
优点是无需额外设备， 但排烟效果受室外风 力和建筑物结构影响 较大。
适用于室外风力较大、 建筑物内有自然开口 的情况。
化学抑烟
利用化学药剂与火灾产生的自由基或气体发生反 应，抑制烟气的产生和蔓延。
需要化学药剂供给系统和喷洒装置，适用于各种 类型的火灾。
防灾减灾工程学第7章 火 灾 烟 气
(3)中毒。
烟中含有大量的CO及其他有毒物质，而CO是火 灾中致死的主要燃烧产物之一，其毒性在于对 血液中血红蛋白的高亲和性，其对血红蛋白的 亲和力比O2高出250～300倍。因此，火灾中CO 极易被人体吸收而阻碍人体血液中O2的输送， 从而引起人头痛、虚脱、神智不清等症状及肌 肉调节障碍等。
(4)高温。
O2是人类生存的重要条件。人对O2的需要量是 随着人的体质强弱及劳动强度的大小而定的， 人在行走或劳动时平均每人每分钟需要O2约1～ 3L。O2在空气中的含量一般是21％。发生火灾 后，烟气充满整个房间时，含氧量为16％～19 ％；猛烈燃烧时，含氧量仅有6％～7％。
(2)窒息。
CO2是主要的燃烧产物之一，在有些火场中浓度 可达15%。它最主要的生理作用是刺激人的呼吸 中枢，当人体内CO2增多时，能刺激人的中枢神 经系统而导致呼吸急促、烟气吸入量增加，并 且还会引起头痛、神智不清等症状，甚至使人 中毒或窒息。
7.3.3 材料的发烟性能测试
表7-3 材料发烟性的主要测试方法
7.3.3 材料的发烟性能测试
1.NBS烟箱法 目前常用的NBS烟箱法是将一块75cm2的试验材 料放在燃烧室中，其竖直上方是一个功率为2.5W/cm2的热源， 其下方是由六个小火焰组成的有焰燃烧阵。 2.我国建筑材料发烟性的判定法 建筑材料燃烧或热分解的烟密
7.2.2 烟气的浓度
(1)质量浓度法，即以单位容积中的烟粒子的质量来表示，单位 为mg／m3，此法只适用于小尺寸试验(ASTM，1982)。 (2)粒子浓度法，即以单位容积中烟粒子个数来表示，单位为个 ／m3，此法适用于烟气浓度很小的情况。
(3)光通量法，即以烟的透光量求得的光学密度表示，一般采用
度可用试验方法(GB8627—1988)测定。
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