5典型火灾及烟气蔓延过程分析
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重大火灾事故案例分析与防范
消防设施不完善
总结词
消防设施不完善是火灾发生后无法及时扑救的原因之一。
详细描述
消防设施应该覆盖到各个区域，并且要定期检查和维护，以确保其正常运转。如 果消防设施不完善，一旦发生火灾，可能无法及时扑救，造成重大损失。
03
防范措施
加强消防安全教育
01
定期开展消防安全知识培训，提高员工和居民的消防安 全意识和自救能力。
们的自防自救能力。
鼓励媒体、网络等渠道传播消防安全知识，扩大消防安全宣传
03
பைடு நூலகம்
覆盖面。
加强消防安全管理
建立健全消防安全管理制度，明确各 级管理人员职责。
加强重点单位、重点部位的消防安全 管理，落实人防、物防、技防措施。
定期开展消防安全检查，及时发现和 整改火灾隐患。
完善消防安全法规
制定更加严格的消防安全法规，明确火灾事故的法律责任。 加大对违法行为的处罚力度，提高违法成本。
定期进行应急演练
01
02
03
制定演练计划
根据实际情况，制定年度 、季度、月度等不同周期 的应急演练计划。
组织演练实施
按照计划组织人员进行应 急演练，确保演练的针对 性和实效性。
演练总结与改进
对演练进行总结评估，针 对存在的问题和不足进行 改进和完善。
建立应急救援队伍
组建专业救援队伍
根据地区特点和实际情况 ，组建专业的应急救援队 伍，提高救援能力。
重大火灾事故案例分 析与防范
汇报人：可编辑 2023-12-30
目录
• 重大火灾事故案例介绍 • 火灾原因分析 • 防范措施 • 应急预案 • 总结与建议
重大火灾事故案例介绍
01
案例一：某仓库大火
火灾在建筑物内的蔓延分析
研究火灾蔓延途径对开展灭火战斗具有很强的指导作用，从实际 的灭火经验来看建筑物内的火灾蔓延主要包括以下几个途径： 形式和途径 火灾蔓延促进作用 烟气的流动规律 火焰蔓延
1、楼板孔洞 因为火势易于向上蔓延，所以楼板上的开口（如厂房内设备吊装 孔、楼梯间、电梯井、管道井等）都是火灾蔓延的良好通道。通常条 件下，热烟气垂直流速约为2~3m/s。因此火灾向上蔓延的速度很快。 2、内墙门 尽管最初火灾只发生在一个房间内，但是当内墙门被烧穿之后， 火灾将最终蔓延到整个建筑物。即使建筑物的走廊内没有任何可燃物， 强大的热对流和高温热烟气仍可使燃烧蔓延。 3、闷顶 建筑物的闷顶空间一般都很大，普遍采用木质结构，加上不设防 火分隔，通风良好，热烟气很容易通过闷顶迅速蔓延，而且热烟气在 闷顶中的蔓延一般又不容易被及时发现，危害更大。 4、通风管道 可燃材料制作的管道，在起火时能把燃烧扩散到通风管的任何一 点，它是使火灾蔓延扩大的重要途径，也火灾蔓延最为便利的条件。 形式和途径 火灾蔓延促进作用 烟气的流动规律 火焰蔓延
火灾在建筑物内的蔓延分析
火灾蔓延的本质是热量在建筑物内传播的结 果。火灾中热量主要以热对流、热辐射、热传导
和飞火等形式传播。在实际火灾中各种热传播形
式常常同时出现，但又以某一种或某几种传播形 式为主。火灾在室内和室外、在起火房间内部和 在起火房间外部（如走廊等）及在不同建筑群之 间的蔓延情况大不相同。
热烟气在由起火房间通过走廊向外蔓延的过程中，热量将不断被 四壁吸收，温度逐渐下降。
形式和途径
火灾蔓延促进作用
烟气的流动规律
火焰蔓延
热烟气温度降低到500℃以下，火灾蔓延的危险已经很小，所以 热对流可能蔓延的最远距离为： T0 G CP
L
Kp
1、楼板孔洞 因为火势易于向上蔓延，所以楼板上的开口（如厂房内设备吊装 孔、楼梯间、电梯井、管道井等）都是火灾蔓延的良好通道。通常条 件下，热烟气垂直流速约为2~3m/s。因此火灾向上蔓延的速度很快。 2、内墙门 尽管最初火灾只发生在一个房间内，但是当内墙门被烧穿之后， 火灾将最终蔓延到整个建筑物。即使建筑物的走廊内没有任何可燃物， 强大的热对流和高温热烟气仍可使燃烧蔓延。 3、闷顶 建筑物的闷顶空间一般都很大，普遍采用木质结构，加上不设防 火分隔，通风良好，热烟气很容易通过闷顶迅速蔓延，而且热烟气在 闷顶中的蔓延一般又不容易被及时发现，危害更大。 4、通风管道 可燃材料制作的管道，在起火时能把燃烧扩散到通风管的任何一 点，它是使火灾蔓延扩大的重要途径，也火灾蔓延最为便利的条件。 形式和途径 火灾蔓延促进作用 烟气的流动规律 火焰蔓延
火灾在建筑物内的蔓延分析
火灾蔓延的本质是热量在建筑物内传播的结 果。火灾中热量主要以热对流、热辐射、热传导
和飞火等形式传播。在实际火灾中各种热传播形
式常常同时出现，但又以某一种或某几种传播形 式为主。火灾在室内和室外、在起火房间内部和 在起火房间外部（如走廊等）及在不同建筑群之 间的蔓延情况大不相同。
热烟气在由起火房间通过走廊向外蔓延的过程中，热量将不断被 四壁吸收，温度逐渐下降。
形式和途径
火灾蔓延促进作用
烟气的流动规律
火焰蔓延
热烟气温度降低到500℃以下，火灾蔓延的危险已经很小，所以 热对流可能蔓延的最远距离为： T0 G CP
L
Kp
6火灾蔓延
油池火中液面的下降速度应当等于火焰向液体传入 热量引起液体蒸发而导致液面下降的速度。液面上方液 体蒸气的扩散速度决定了燃烧速度，而这种燃烧的形式 显然应为扩散火焰。这样就明确了整个过程中，传热、 传质、流动与化学反应的关系，为进一步分析问题打下 了基础。
从火焰传入液体的热量主要包括：
① 从容器器壁向液体的传热；
在逆风条件下，液体的初温对火蔓延速度有显著影响；顺风条件 下，液体的初温几乎对火蔓延速度没有影响，火蔓延速度主要受 风速的影响。这主要是因为火焰在风的作用下，倾斜角增大，强 化了火焰对液面的辐射传热和对流传热。顺风时，火焰向未燃烧 的油面方向倾斜，所以作用显著；甚至具有主导作用；逆风时， 火焰向已燃烧的区域倾斜，起不到强化作用，效果当然不明显。 这个结果提示我们：在灭油面火时，最好采用逆向灭火方式。
为了研究方便，一般假设管子是绝热圆管，在其中预混 气体混合物中形成的火焰前沿为一与管子轴线垂直的平 面；又假定火焰前沿是驻定的，而且混气以与火焰传播 速度相同的速度流入管内。 实验证明，火焰前沿厚度是很薄的，只有十分之几 mm甚至百分之几mm。因此，在分析和研究相关问题时， 通常把火焰前沿看成是一个几何面。
随着热烟气层厚度的增加，热烟气对人体的危害越 来越大。如果人的平均高度定为1.7m，即H’=1.7m， 则（H=1.7）所对应的时间即为安全逃生时何。在此时 间之后，因热烟气的作用，人会缺氧中毒而失去逃生能 力，导致人员伤亡。可见热烟气层下降速度对火灾初期 消防活动有重要作用。
(二) 有开口室内的热烟气流动 当火灾室有开口时，必须考虑热烟气流的流出量对 热烟气层下降速度的影响。此时，火灾室的开口及流动 状态如图2-15所示。 不同的火灾阶段，热烟气流的流出量是不同的。如果考 虑对安全逃生时间的影响，当热烟气层超过开口下沿时， 流出的热烟气量与流入的新鲜空气量相等。
4火灾烟气
16
2. CO中毒。在人体的血液中，血红蛋白的功能之一是输送氧气。 在火灾中，当人们从呼吸道吸人CO时，即与血红蛋白结合形成 一氧化碳血红蛋白，使血红蛋白失去携带氧气的能力。研究表 明，当有50％以上的血红蛋白结合成一氧化碳血红蛋白时，人 体的脑、中枢神经因严重缺氧失去知觉，甚至死亡。火灾中约 有一半人员的死因是CO中毒，因此，CO中毒对人体最具威胁。
6
4.1 烟气的产生
烟气(smoke) ：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。 烟气组成：（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。 烟气的毒害作用：（1）火灾烟气中含有众多的有毒、有 害成份、腐蚀性成份以及颗粒物等；（2）火灾环境高温 缺氧；（3）火场能见度较低。
13
烟气的危害
1993年2月14日唐山林西百货大楼火灾，死亡80人， 经法医鉴定，除一人为高空坠落死亡外，其余全部死于有 毒烟气； 辽宁阜新艺苑歌舞厅“11.27”大火，易燃的棉丙化纤 布燃烧产生大量有毒气体，造成200余人中毒窒息死亡； 1994年12月8日，新疆克拉玛依友谊馆大火，死亡325 人，95%死于烟气中毒。 2000年12月25日，洛阳东都商厦发生特大火灾，死亡 人数达309人，着火点在地下二层的家具厅，家具燃耗产 生大量的烟气沿楼梯间涌上顶楼的歌舞厅，在很短时间内， 即造成众多正在狂欢的人们吸人有毒烟气之后而死亡。事 后统计表明，这309人全部是因为吸入有毒烟气重度中毒 窒息而亡，可见火灾中烟气危害的严重性。 研究表明，火灾中死亡人员约有一半是由CO中毒引起， 另外一半是直接烧伤、爆炸压力以及其他有毒气体引起。
16辽宁省阜新市海州区中兴煤矿九日发生火灾事故造成六人死亡七人被困井下该七人现已被确认无生还可该火灾事故发生于九日二十三时十五分当时共有六十人在井下作业火灾发生后有四十七人成功升井有十三人被困井下目前已发现六人遇难
2. CO中毒。在人体的血液中，血红蛋白的功能之一是输送氧气。 在火灾中，当人们从呼吸道吸人CO时，即与血红蛋白结合形成 一氧化碳血红蛋白，使血红蛋白失去携带氧气的能力。研究表 明，当有50％以上的血红蛋白结合成一氧化碳血红蛋白时，人 体的脑、中枢神经因严重缺氧失去知觉，甚至死亡。火灾中约 有一半人员的死因是CO中毒，因此，CO中毒对人体最具威胁。
6
4.1 烟气的产生
烟气(smoke) ：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。 烟气组成：（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。 烟气的毒害作用：（1）火灾烟气中含有众多的有毒、有 害成份、腐蚀性成份以及颗粒物等；（2）火灾环境高温 缺氧；（3）火场能见度较低。
13
烟气的危害
1993年2月14日唐山林西百货大楼火灾，死亡80人， 经法医鉴定，除一人为高空坠落死亡外，其余全部死于有 毒烟气； 辽宁阜新艺苑歌舞厅“11.27”大火，易燃的棉丙化纤 布燃烧产生大量有毒气体，造成200余人中毒窒息死亡； 1994年12月8日，新疆克拉玛依友谊馆大火，死亡325 人，95%死于烟气中毒。 2000年12月25日，洛阳东都商厦发生特大火灾，死亡 人数达309人，着火点在地下二层的家具厅，家具燃耗产 生大量的烟气沿楼梯间涌上顶楼的歌舞厅，在很短时间内， 即造成众多正在狂欢的人们吸人有毒烟气之后而死亡。事 后统计表明，这309人全部是因为吸入有毒烟气重度中毒 窒息而亡，可见火灾中烟气危害的严重性。 研究表明，火灾中死亡人员约有一半是由CO中毒引起， 另外一半是直接烧伤、爆炸压力以及其他有毒气体引起。
16辽宁省阜新市海州区中兴煤矿九日发生火灾事故造成六人死亡七人被困井下该七人现已被确认无生还可该火灾事故发生于九日二十三时十五分当时共有六十人在井下作业火灾发生后有四十七人成功升井有十三人被困井下目前已发现六人遇难
(消防工程学)第一部分 火灾基础
森林防火人员培训
黄岛输油码头
89年黄岛油库遭雷击起火，时任国务院总理 年黄岛油库遭雷击起火， 年黄岛油库遭雷击起火 李鹏同志亲临现场察看火情指导救援工作
1989年黄岛油库爆炸火灾现场 年黄岛油库爆炸火灾现场
1.5.3 青岛市黄岛油库火灾主要经验教训 ①黄岛油库占地面积572亩，储油量可达70多万m3。是座 特大油库，油库的选址既要考虑交通方便，也应考虑到消 防安全。而黄岛油库61.5万m3油库建在高于海面10多米的 地方，有些油罐距海岸线仅90m。如遇地震、雷击等灾害 或发生大的火灾、爆炸事故，原油流入胶州湾而酿成水面 大火，其后果不堪设想。这次火灾幸了没有酿成水面大火， 否则后果还要严重得多。 ②油罐应设在比周围标高略低的地方，以防止燃烧、爆炸 时油品外流。黄岛油库有些油罐设在半山坡上，发生爆炸、 喷溅时成千上万吨原油带着烈火溢出，顺坡而下。虽然库 区有防火堤，似仍然难以挡住滚滚火流。这场大火所以形 成大面积燃烧，其根本原因是油品四处流散。 ③油罐之间保持必要的间距，是防止发生火灾时引起连锁 发应的重要措施。该油库4号、5号油罐，其两边之和为 l20m，D值为60m，间距不应小于0.5D。但该处4号和5号 罐间的间距不足10m，实在太小。从这次火灾情况看。风 力大于5级时，火焰和地面夹角只有10~20°，这时下风 侧罐体不仅受到热辐射的威胁，而且直接受到火焰的威胁。
1.4.3.3 根据火灾损失严重程度分类
①特大火灾 死亡10人以上(含10人)，重伤20人以上；死亡、重伤20 人以上；受灾50户以上；烧毁物质损失100万元以上。 ②重大火灾 死亡3人以上(含3人)，重伤10人以上；死亡、重伤10人 以上；受灾30户以上；烧毁物质损失30万元以上。 ③一般火灾 不具备重大火灾的任一指标。
第2-5章 火灾基础
实际燃烧－无纯粹热自燃或链式自燃→同时存在、相互 促进。
可燃混合气自行加热加强热活化和链反应基元反应。低 温时链反应使系统加热，加强分子热活化→不能单一自 燃理论解释。高温时，热自燃是着火主要原因，低温时 支链反应是主要原因。 着火反应两特征： ① 具有一定着火温度Ti。反应系统＝Ti，反应速率急剧 增大，气压↑，伴放热、发光等现象。 ② 着火温度前有感应期（着火延迟时间）。着火延迟 时间内，反应速率极慢，可燃混气浓度变化小。
•
强迫着火 强迫着火或点燃(引燃)：冷反应混合物被炽热高温物体 (如电火花、高温固体质点、点火火焰等)在局部迅速加 热，并在高温物体附近引发火焰，局部火焰点燃邻近混 合气并传播，整个混合气燃烧。
强迫点火和自燃着火：原理一致，化学反应急速加剧。 具体进行时不同：
强迫着火仅在混合气局部(点火源)附近进行，自燃在 整个可燃混合气中进行。 自燃：全部可燃气在一定环境温度下。强迫着火:全 部混合气较冷状态。保证点燃和传播，强迫着火温度 (点火温度)比自燃温度高得多。 强迫着火：可燃气形成局部火焰、火焰在混合气体 中传播两阶段。
谢苗诺夫公式
lg( T0 ) (1 2 / n ) p A B T0 (2 6)
Pc
在曲线上能自发着火
低压，自燃着火温度高， 高压，自燃着火温度低。
在曲线下不能自发着火
Tc 图3—9 临界压力随临界温度的变化 着火临界压力与自燃温度的关系
自燃温度和着火临界压力与燃料和空气的组分有关 （图2-3，2-4，P18）
• 环境风速及氧浓度和空气压力对火灾蔓延速度产
生影响：环境中氧浓度增大，火焰传播速度加快； 风速增加也有利于火焰的传播，但风速过大会吹 灭火焰；空气压力增加，提高了化学反应速度， 加快火焰传播。
建筑火灾蔓延的机理与途径
第一章建筑火灾蔓延的机理与途径通常情况下，火灾都有一个由小到大、由发展到熄灭的过程,其发生、发展直至熄灭的过程在不同的环境下会呈现不同的特点。
本节主要介绍建筑火灾蔓延的传热基础、烟气蔓延及火灾发展的几个阶段。
一、建筑火灾蔓延的传热基础热量传递有3三种基本方式，即热传导、热对流和热辐射。
建筑火灾中，燃烧物质所放出的热能通常是以上述三种方式来传播，并影响火势蔓延扩大的。
热传播的形式与起火点、建筑材料、物质的燃烧性能和可燃物的数量等因素有关.（一）热传导热传导又称导热，属于接触传热，是连续介质就地传递热量而又没有各部分之间相对的宏观位移的一种传热方式.从微观角度讲,之所以发生导热现象，是由于微观粒子（分子、原子或它们的组成部分)的碰撞、转动和振动等热运动而引起能量从高温部分传向低温部分。
/在固体内部，只能依靠导热的方式传热；在流体中,尽管也有导热现象发生，但通常被对流运动所掩盖。
不同物质的导热能力各异，通常用热导率，即用单位温度的梯度时的热通量来表示物质的导热能力.同种物质的热导率也会因材料的结构、密度、温度、温度等因素的变化而变化.常用材料的热导率见表1—2-1.对于起火的场所，热导率大的物体，由于能受到高温作用迅速加热，又会很快地把热能传导出去，在这种情况下就可能引起起没有直接受到火焰作用的可燃物质发生燃烧，利于火势传播和蔓延。
（二）热对流热对流又称对流，是指流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混引起热量传递的方式。
热对流中热量的传递与流体流动有密切的关系。
当然，由于流体中存在温度差,所以也必然存在导热现象，但导热在整个传热中处于次要地位。
工程上，常把具有相对位移的流体与所接触的固体表面之间的热传递过程称为对流换热。
建筑发生火灾过程中,一般来说，通风孔面积越大。
热对流的速度越快；通风孔洞所处位置越高，对流速度越快。
热对流对初期火灾发展起重要作用。
（三）热辐射辐射是物体通过电磁波来传递能量的方式。
火灾的发展和蔓延过程
预防措施
通过使用阻燃材料、保持距离、 设置防火隔离带等方式，降低热 传导的影响，防止火势蔓延。
热辐射
定义
热辐射是物体通过电磁波的方式向外传递热量的过程。在火灾中， 热辐射会对人体造成烧伤和致盲，同时也会引燃周围的可燃物。
影响因素
热辐射的强度取决于物体的温度和发射率，温度越高、发射率越大 ，热辐射的强度就越大。
猛烈阶段的火灾会产生大量烟雾和有 毒气体，增加了人员伤亡的风险。
破坏力极大
由于火势猛烈，燃烧物质多，火灾产 生的破坏力极大，可能对建筑物、设 备和人员造成严重损害。
下降阶段
火势逐渐减弱
随着可燃物的减少和灭火措施的 实施，火灾开始进入下降阶段。
蔓延速度减缓
下降阶段的火焰温度和辐射热逐渐 降低，蔓延速度减缓。
电器故障
电线老化、电器短路、 超负荷用电等电器故障 也是常见的火灾起因。
非法活动
如非法燃放烟花爆竹、 非法储存易燃易爆物品
等。
自然因素
01
02
03
雷电
雷电击中树木、建筑物或 其他物体，产生火花引燃 可燃物。
火山喷发
火山喷发时，岩浆和火山 灰等物质引燃周围的可燃 物。
森林火灾
由于气候变化、干燥季节 等因素，森林中的可燃物 易被引燃，形成火灾。
防火设施的配备
总结词
配备有效的防火设施是阻止火灾蔓延的关键。
详细描述
在建筑物内安装火灾报警系统、灭火器、消防栓等设施，并确保其完好有效，以 便在火灾发生时能够及时发现并采取有效措施控制火势。
灭火器材的使用
总结词
正确使用灭火器材是扑灭初期火灾的 有效手段。
详细描述
培训居民掌握灭火器材的使用方法， 如干粉灭火器、二氧化碳灭火器等， 以便在火灾发生时能够及时扑灭初期 火灾，控制火势蔓延。
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5
初期起火阶段对防灭火的重要 意义
火灾初期是灭火最为有利的时机。应设法争取尽早发 现火灾，把火灾及时控制消灭在起火点。为此，在建 筑物内安装和配备适当数量的灭火设备，设置及时发 现火灾和报警的装置是很有必要的。 建筑材料的燃烧性能对火灾的初起阶段影响很大。易 燃和难燃或不燃结构建筑起火后，火灾初期阶段的持 续时间有很大差别。为防火安全，建筑物应尽可能不 使用易燃建筑材料，或使用经过阻燃处理的建筑材料。
某地铁站的站厅
17
18
19
5.1.2 室内火灾的动力学过程
主要内容:
1. 火羽流的特征（火焰高度及计算方法、羽流
速度及温度）
2. 顶棚射流的特征及其在火灾探测及自动喷水
灭火系统响应中的应用
研究意义 – 分析火灾和烟气在建筑物中的发展和蔓延规 律、科学合理地设置火灾探测器和自动灭火 系统的喷头、进行有效的防排烟设计和建筑 结构的受热稳定检验。 20
4 1.07 D
2 1/ 2
1.21
取系数 0.235 mkW-2/5，由方程（5-4）可得：
L 1.02 1.21 0.235 26002 / 5 4.22
28
（二）顶棚射流
在火羽流热浮力的驱动下，顶棚表面下部薄层中 流动相对较快的气流称之为顶棚射流，它是在可燃 物上方的火羽流在上升碰到顶棚后，热烟气由垂直 流动改变水平流动，并沿顶棚下部向四周蔓延这个 过程中产生的。
– 起火阶段 – 全面发展阶段 – 熄灭阶段
轰燃 起火 全面发展 熄灭
3
起火阶段
火自发燃烧，未蔓 延到其他可燃物质 着火后的三种情形 通风不足，火熄灭， 或者以很慢的速率 继续燃烧
可燃物足够，通风 条件良好，发展到 整个房间，所有表 面都在燃烧
4
起火阶段的特点
（1）火灾燃烧范围不大，火灾仅限于初始起火点附 近； （2）室内温度差别大，在燃烧区域及其附近存在高 温，室内平均温度低； （3）火灾发展速度较慢，在发展过程中，火势不稳 定； （4）火灾发展时间因点火源、可燃物性质和分布、 通风条件影响长短差别很大。
2/5
(5.4)
由于燃烧消耗单位质量空气所放出的热量 HT / k 对于不同可燃物变化不大，故系数 的变化范围相应很窄。对于大部分气体和液体 和固体燃料，可设定 0.235m/kW-2/5。
27
火焰长度计算示例
【例5-1】燃烧1.07*1.07m2、排列紧密的木垛，其释热速 率为2600kW。假设不存在内部燃烧情况，估算该木垛燃烧 的平均火焰高度。 【解】木垛的折算直径为
25
Heskestad等分析了多种来源的实验数据，给出了如 下描述无量纲火焰高度表达式：
L 1.02 15.6 N D
1 5
(5.1)
D为火源直径，对于非圆火源可采用等效直径，N 为一无量纲参数，其定义式为
c pT QA 2 N 2 2 5 g ( H / r ) D c
(5.2)
适用条件：
Heskestad认为上式适用范围为
7Q
2/ 5
/ D 700 kW2/5/m。
26
合并参数
c pT 15.6 2 2 g ( H T / k )
1/ 5
(5.3)
将式（5.3）带入式（5.1）可得火焰高度的 表达式如下
L 1.02D QA
5.1.2 室内火灾的动力学过程
反 浮 力 射 流 顶棚射流
热烟气层
羽 流
冷空气层
开口流动
火源
室内火灾动力学过程
21
（一）火羽流
定义：火源上方的火焰及烟气通称为火羽流
McCaffrey（1979）的三区域模型
22
23
McCaffrey自然扩散火焰火羽流结构示意图
24
（2）火焰高度
火焰高度：在某一高度位置上存在的时间分数，在持 续区内其值为1，随着高度的增加进入间断火焰区， 其值逐渐减小，最终趋于0。 平均火焰高度：指的是间歇性函数I(Z) 的值降为0.5 时所对应的可燃物表面以上的火焰高度。
6
全面发展阶段
•（ 1 ）轰燃（ Flashover ）是室内火灾最显著的特征之 一，它标志着火灾全面发展阶段的开始，房间内局部 燃烧向全室性燃烧过渡。
7
全面发展阶段
•（ 2 ）室内火灾进入全面发展阶段后，可燃物 猛烈燃烧，燃烧处于稳定期，可燃物的燃烧速 度接近定值，火灾温度上升到最高点。
（3）火灾全面发展阶段的时间主要取决于可燃 物的燃烧性能、可燃物数量和通风条件，而与 起火原因无关。 8
熄灭阶段对防灭火的重要意义
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
要防止火势蔓延，切不可疏忽大意，但因可 燃物数量已不多，也不必投入过多的战斗力 量。 防止建筑构件因经受火焰高温作用和灭火射 水的冷却作用出现裂隙、下沉、倾斜或倒塌， 要保证灭火战斗人员的生命安全。 注意防止火灾向相邻建筑蔓延。
11
12
补充：
13
14
15
16
第五章
典型火灾及烟气蔓延过程分 析
5.1 建筑物火灾 5.2 森林火灾 5.3 矿井火灾
1
5.1 建筑物火灾
室内火灾的发展过程 室内可燃物的燃烧过程 建筑火灾烟气流动与蔓延过程
火灾在全面发展阶段的性状
2
5.1.1 室内火灾发展过程
仅讨论一个普通房间内的火灾发展过程。 根据室内温度随时间的变化，可将室内火 灾发展过程分为：
全面发展阶段对防灭火的重要意义
•（1）建筑结构的耐火性能显得格外重要.人们在建筑 设计时，应注意选用耐火性能好，耐火时间长的结构， 以便加强防火安全。 •（2）为减少火灾损失，阻止热对流，限制燃烧面积 扩大，建筑物应有必要的防火分隔措施。
•（3）轰燃之前人员全部撤离。
9
熄灭阶段
•（ 1 ）在火灾全面发展阶段的后期，随着室内可燃物 的挥发物质不断减少，以及可燃物数量的减少，火灾 燃烧速度递减，温度逐渐下降。当室内平均温度降到 最高温度的80%时则认为火灾进入熄灭阶段。 •（ 2 ）实验发现：室内温度衰减的速度与火灾持续时 间的关系是，火灾持续时间越长，其衰减速度越慢。 火灾持续时间在 1h 以内，室内火灾温度衰减速度在 12℃/min；大于1h，其衰减速度为8℃/min。 10
初期起火阶段对防灭火的重要 意义
火灾初期是灭火最为有利的时机。应设法争取尽早发 现火灾，把火灾及时控制消灭在起火点。为此，在建 筑物内安装和配备适当数量的灭火设备，设置及时发 现火灾和报警的装置是很有必要的。 建筑材料的燃烧性能对火灾的初起阶段影响很大。易 燃和难燃或不燃结构建筑起火后，火灾初期阶段的持 续时间有很大差别。为防火安全，建筑物应尽可能不 使用易燃建筑材料，或使用经过阻燃处理的建筑材料。
某地铁站的站厅
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5.1.2 室内火灾的动力学过程
主要内容:
1. 火羽流的特征（火焰高度及计算方法、羽流
速度及温度）
2. 顶棚射流的特征及其在火灾探测及自动喷水
灭火系统响应中的应用
研究意义 – 分析火灾和烟气在建筑物中的发展和蔓延规 律、科学合理地设置火灾探测器和自动灭火 系统的喷头、进行有效的防排烟设计和建筑 结构的受热稳定检验。 20
4 1.07 D
2 1/ 2
1.21
取系数 0.235 mkW-2/5，由方程（5-4）可得：
L 1.02 1.21 0.235 26002 / 5 4.22
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（二）顶棚射流
在火羽流热浮力的驱动下，顶棚表面下部薄层中 流动相对较快的气流称之为顶棚射流，它是在可燃 物上方的火羽流在上升碰到顶棚后，热烟气由垂直 流动改变水平流动，并沿顶棚下部向四周蔓延这个 过程中产生的。
– 起火阶段 – 全面发展阶段 – 熄灭阶段
轰燃 起火 全面发展 熄灭
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起火阶段
火自发燃烧，未蔓 延到其他可燃物质 着火后的三种情形 通风不足，火熄灭， 或者以很慢的速率 继续燃烧
可燃物足够，通风 条件良好，发展到 整个房间，所有表 面都在燃烧
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起火阶段的特点
（1）火灾燃烧范围不大，火灾仅限于初始起火点附 近； （2）室内温度差别大，在燃烧区域及其附近存在高 温，室内平均温度低； （3）火灾发展速度较慢，在发展过程中，火势不稳 定； （4）火灾发展时间因点火源、可燃物性质和分布、 通风条件影响长短差别很大。
2/5
(5.4)
由于燃烧消耗单位质量空气所放出的热量 HT / k 对于不同可燃物变化不大，故系数 的变化范围相应很窄。对于大部分气体和液体 和固体燃料，可设定 0.235m/kW-2/5。
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火焰长度计算示例
【例5-1】燃烧1.07*1.07m2、排列紧密的木垛，其释热速 率为2600kW。假设不存在内部燃烧情况，估算该木垛燃烧 的平均火焰高度。 【解】木垛的折算直径为
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Heskestad等分析了多种来源的实验数据，给出了如 下描述无量纲火焰高度表达式：
L 1.02 15.6 N D
1 5
(5.1)
D为火源直径，对于非圆火源可采用等效直径，N 为一无量纲参数，其定义式为
c pT QA 2 N 2 2 5 g ( H / r ) D c
(5.2)
适用条件：
Heskestad认为上式适用范围为
7Q
2/ 5
/ D 700 kW2/5/m。
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合并参数
c pT 15.6 2 2 g ( H T / k )
1/ 5
(5.3)
将式（5.3）带入式（5.1）可得火焰高度的 表达式如下
L 1.02D QA
5.1.2 室内火灾的动力学过程
反 浮 力 射 流 顶棚射流
热烟气层
羽 流
冷空气层
开口流动
火源
室内火灾动力学过程
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（一）火羽流
定义：火源上方的火焰及烟气通称为火羽流
McCaffrey（1979）的三区域模型
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McCaffrey自然扩散火焰火羽流结构示意图
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（2）火焰高度
火焰高度：在某一高度位置上存在的时间分数，在持 续区内其值为1，随着高度的增加进入间断火焰区， 其值逐渐减小，最终趋于0。 平均火焰高度：指的是间歇性函数I(Z) 的值降为0.5 时所对应的可燃物表面以上的火焰高度。
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全面发展阶段
•（ 1 ）轰燃（ Flashover ）是室内火灾最显著的特征之 一，它标志着火灾全面发展阶段的开始，房间内局部 燃烧向全室性燃烧过渡。
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全面发展阶段
•（ 2 ）室内火灾进入全面发展阶段后，可燃物 猛烈燃烧，燃烧处于稳定期，可燃物的燃烧速 度接近定值，火灾温度上升到最高点。
（3）火灾全面发展阶段的时间主要取决于可燃 物的燃烧性能、可燃物数量和通风条件，而与 起火原因无关。 8
熄灭阶段对防灭火的重要意义
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
要防止火势蔓延，切不可疏忽大意，但因可 燃物数量已不多，也不必投入过多的战斗力 量。 防止建筑构件因经受火焰高温作用和灭火射 水的冷却作用出现裂隙、下沉、倾斜或倒塌， 要保证灭火战斗人员的生命安全。 注意防止火灾向相邻建筑蔓延。
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补充：
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第五章
典型火灾及烟气蔓延过程分 析
5.1 建筑物火灾 5.2 森林火灾 5.3 矿井火灾
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5.1 建筑物火灾
室内火灾的发展过程 室内可燃物的燃烧过程 建筑火灾烟气流动与蔓延过程
火灾在全面发展阶段的性状
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5.1.1 室内火灾发展过程
仅讨论一个普通房间内的火灾发展过程。 根据室内温度随时间的变化，可将室内火 灾发展过程分为：
全面发展阶段对防灭火的重要意义
•（1）建筑结构的耐火性能显得格外重要.人们在建筑 设计时，应注意选用耐火性能好，耐火时间长的结构， 以便加强防火安全。 •（2）为减少火灾损失，阻止热对流，限制燃烧面积 扩大，建筑物应有必要的防火分隔措施。
•（3）轰燃之前人员全部撤离。
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熄灭阶段
•（ 1 ）在火灾全面发展阶段的后期，随着室内可燃物 的挥发物质不断减少，以及可燃物数量的减少，火灾 燃烧速度递减，温度逐渐下降。当室内平均温度降到 最高温度的80%时则认为火灾进入熄灭阶段。 •（ 2 ）实验发现：室内温度衰减的速度与火灾持续时 间的关系是，火灾持续时间越长，其衰减速度越慢。 火灾持续时间在 1h 以内，室内火灾温度衰减速度在 12℃/min；大于1h，其衰减速度为8℃/min。 10