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。
火灾烟气
火灾负荷
定义：把火灾范围内单位地板面积的等效可燃物的 数量定义为火灾负荷，单位为kg/m2。
q
Gi Hi
Qi
H0 A 18.4 A
火灾负荷密度
定义：把房间内所有可燃物完全燃烧时所产生的总 热量与房间特征参考面积之比定义为火灾负荷密度。 房间的特征参考面积可采用地板面积或室内总面积。 采用地板面积表示的火灾负荷密度表达式为： （MJ/ m2）
的2—4倍。以上公式是通过防护玻璃观察到的， 没有考虑烟气对人眼刺激的影响。
计算实例
在6m见方、2.5m高的房间内，明火燃烧200g聚氨酯软
泡沫坐垫，试估算此时火场中反光疏散通道标志的能见度。
火场能见度的影响因素
①烟气的散射和吸收系数； ②火场的亮度； ③所辨认物体是发光还是反光； ④逃生者的视力及其眼睛对光强的适应状态。
火场能见度与消光系数的关系
通过大量的实验和研究，建立火场能见度与消光系 数之间的经验关系为：
对于发光物体： KS N 8
对于反光物体： KS N 3
在相同情况下发光物体的能见度是反光物体能见度
DL作为描述烟气浓度的基本参数。
D KL KmLM S 2.3 2.3
DL
D L
KmMs 2.3
K 2.3
烟气的浓度和烟气光密度
在应用烟箱法研究和测试固体材料的发烟特性时，采用比
光密度Ds。所谓比光密度Ds是从单位面积的试样表面所
产生的烟气扩散在单位体积的烟箱内，单位光路长度的光
密度。比光密度Ds可用下式表示：
log d gn
n i 1
Ni log di N
烟尘颗粒的大小及粒径分布
同时，采用标准差来表示颗粒尺寸分布范围内的宽 度，即：
火灾烟气对身体健康的危害
要点二
详细描述
火灾烟气中的有害物质不仅会刺激呼吸系统，还会对消化 系统造成影响。这些物质进入人体后，可能会刺激胃肠道 ，引发恶心、呕吐、腹泻等症状。长期接触火灾烟气，还 可能增加患消化系统疾病的风险。
06 如何降低火灾烟气对健康 的危害
掌握逃生技能
了解火灾逃生的基本原则
01
一旦发生火灾，应立即报警并迅速逃离火场，尽量保持低姿，
长期接触火灾烟气还可能增加患肺癌的风险。据研究，长期 吸入烟气中的致癌物质如苯并芘等，会增加患肺癌的几率。
03 火灾烟气对眼睛的危害
眼睛刺激
火灾烟气中的有害物质，如硫化氢、一氧化碳和颗粒物， 会对眼睛产生强烈的刺激，导致眼部不适、疼痛和流泪。
刺激物质会导致眼部黏膜受损，引发炎症和感染，严重时 可能导致角膜损伤和视力下降。
用湿布捂住口鼻，以减少吸入有害烟雾。
熟悉建筑物的安全出口和逃生路线
02
在日常生活中，应熟悉自己所在场所的安全出口和逃生路线，
以便在紧急情况下迅速逃离。
学习自救技能
03
掌握基本的自救技能，如如何使用灭火器、如何扑灭身上的火
等，以应对火灾突发情况。
使用防烟面具和湿布逃生
选择合适的防烟面具
选择符合国家标准的防烟面具，以确保在火灾中能够提供有效的 保护。
皮肤过敏
皮肤过敏是由于火灾烟气中的有害化学物质 和颗粒物引起皮肤过敏反应。
症状包括皮肤瘙痒、红肿、皮疹、水泡等， 严重时可能出现全身性过敏反应，如呼吸困
难、休克等。
05 火灾烟气对其他器官的危 害
对心脏的影响
总结词
火灾烟气中的有害物质会对心脏产生负面影响，可能导致心跳加速、心律不齐甚至心脏 骤停。
火灾烟气的危害与防护
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对环境的危害
大气污染
01
火灾烟气中的有毒气体和颗粒物排放到大气中，可能对空气质
量造成严重影响。
水源污染
02
有毒物质可能随雨水流入河流、湖泊等水源地，造成水体污染
。
土壤污染
03
部分有毒物质可能渗入土壤，对土壤造成长期影响。
对设施的危害
建筑结构损坏
物品损毁
火灾烟气中的高温可能导致建筑结构 变形、损坏。
系统组成
预警系统应包括数据采集、传输、处 理、预警发布等模块，确保能够实时 接收并处理监测数据，及时发出预警 信息。
维护与更新
定期对预警系统进行维护和更新，确 保系统的稳定性和准确性，及时发现 并解决潜在问题。
预警信息的发布与响应
信息发布方式
根据场所的特点和人员分布情况，选择合适的预警信息发布方式，如声、光、电等多种形式的报警器 。
熟悉逃生路线
总结词
在火灾发生时，熟悉逃生路线是至关重要的。人们应该事先了解建筑物内的逃 生通道、安全出口和消防设施的位置，以便在紧急情况下快速逃生。
详细描述
熟悉逃生路线可以帮助人们在火灾发生时快速找到安全出口，避免因为恐慌而 迷失方向。此外，人们还应该了解如何使用消防器材，如灭火器和消防栓，以 及如何正确报警求助。
在火灾现场，烟气中的有毒有害物质会严重威胁人们的生命 安全。佩戴防烟面罩可以有效过滤烟气中的有害物质，保护 呼吸系统。
详细描述
防烟面罩一般由过滤材料、阻燃材料和舒适层组成，可以有 效过滤烟气中的有毒有害物质，如一氧化碳、二氧化碳、烟 雾颗粒物等。同时，防烟面罩还具有阻燃、抗高温性能，可 以在火灾现场提供一定的安全保障。
火灾烟气的危害与防护
烟气的性质与流动
烟气产生的 原因（2）
可燃物本身的化学性质对烟气的产生具有 重要的影响 碳素材料阴燃→油污 有焰燃烧→灰分、碳颗粒
3.1烟气的产生与性质
烟气的浓度是由烟气中所包含固体颗粒或 液滴的多少及性质决定。常用测量方法：
1.将单位体积的烟气过滤,确定其中颗粒的重量 （mg/ m³）。适用于小尺寸试验 2.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 3.将烟气收集在已知容积的容器中，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 4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，得到烟气的平 均光学密度光性。
通过房间顶棚开口的流动
对于水平开口,压差为0时，Epstein M试验，由Froude数表示体积交换流 率。
由图3.6.4可以看出，当L/D较小时，Fr数大致为一常数；当L/D>0.1后， Fr数的增大速率加快，在L/D约为0.6时，Fr达到极大值；之后Fr数随着 L/D的增大而减小。
Epstein提出，随着L/D的增大，流体的交换流率可出现4种区段，即振荡 交换流、伯努利流、湍流扩散流与伯努利有多种有毒物质,除了含有一氧化碳、二氧 化碳等常见物质外，还含有氮化氢、氰化氢、氟化氢等 有毒物质。常见试验方法：
气动体物分实析验法法：：采就用是化用学某分些析动仪物器代对替火人灾类烟,接气受成各分类进化行学测物试质,分及
一.动物实验法 析其其不毒同性浓，度用计毒量性的指试数验表。示实烟验气时的，毒将性实大验小动。物（小白鼠）暴露
烟气层高度计算
目前常用的计算烟气层的高度公式主要有：
1.NFPA92B的公式 是由美国消防协会标准提出的公式,假定烟羽流不与壁面接触，且 空间横截面积不随高度变化，且为稳定火源时。
火灾烟气的主要成分
火灾烟气的主要成分
火灾烟气的主要成分有以下几种：
1. 一氧化碳（CO）：是火灾烟气中最主要的有害成分之一，
具有无色、无味的特点。
高浓度的一氧化碳会阻止血红蛋白与氧气结合，导致人体缺氧，甚至中毒。
2. 一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）：一氧化氮和二氧化
氮是由火灾中燃烧过程中的氮气和氧气相互作用而产生的。
这两种气体对呼吸系统和眼睛有刺激性，高浓度的二氧化氮还具有腐蚀性。
3. 水蒸气（H2O）：火灾烟气中含有大量的水蒸气，这是由于燃烧过程中燃料中的水分转化为蒸汽。
高温的水蒸气可以引起灼伤。
4. 有机物：在火灾中，燃烧的材料会产生大量的有机物，如甲醛、苯、酚等。
这些有机物具有致癌、毒性和刺激性，对人体健康有害。
5. 颗粒物：火灾烟气中还含有大量的颗粒物，如烟雾、灰尘和灰烬等。
这些颗粒物可以进入呼吸系统并对肺部造成损害。
总的来说，火灾烟气的主要成分是一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、水蒸气、有机物和颗粒物等。
这些成分对人体健康有害，长时间暴露在火灾烟气中可能会导致中毒和其他健康问题。
火灾烟气及其理化特性
表1-15 常见可燃物燃烧时烟的特征
物质名称
烟的特征
颜色
嗅
味
木材 石油产品 硝基化合物 橡胶 棉和麻 丝 聚氯乙烯纤维 聚乙烯 聚苯乙烯 锦纶 有机玻璃 酚醛塑料（以木粉填）
灰黑色 黑色 棕黄色 同上 黑褐色 ─ 黑色 ─ 浓黑色 白色 ─ 黑色
树脂嗅 石油嗅 刺激嗅 硫嗅 烧纸嗅 烧毛皮嗅 盐酸嗅 石蜡嗅 煤气溴 酰胺类嗅 芳香 木头、甲醛嗅
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
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*
三、火灾烟气的化学特性及危害 (一) 毒害性 大量火灾统计资料表明，火灾中的烟气已成为火灾中的第一凶手。据不完全统计，火 灾中因烟气致死的人数约占火灾死亡总数的80%以上，尤其对于人员密集场所，易造 成群死群伤的恶性事故。如1993年2月14日唐山林西百货大楼火灾，经法医鉴定，死 亡的80人除一人属高空坠落死亡外，其余全部死于有毒烟气；辽宁埠新艺苑歌舞厅 “11.27”大火，因易燃的棉丙化纤布燃烧时分解产生大量有毒气体，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，其中95%以上 死于烟气中毒。研究表明，火灾中的死亡人员约有一半是由CO中毒引起的，另外一半 则由直接烧伤、爆炸压力以及其它有毒气体引起的。对火灾中的死者进行生理解剖， 发现CO和HCN为主要毒气。尽管如此，现有的火灾数据无法提供其它有毒气体对人 员死亡的可能影响。根据分析化学可知，火灾燃烧的副产物可能对人存在极大的危害， 而这并不一定需要医疗方面的证据加以证实。 缺氧是气体毒性的特殊情况。有数据表明，若仅仅考虑缺氧而不考虑其它气体影响时， 当含氧量降至10%时就可对人构成危险。然而，在火灾中仅仅由含氧量减小造成危害 是不大可能出现的，其危害往往伴随着CO、C02和其它有毒成分的生成。有人曾对这 种综合效应进行测试，但提供的实验数据不多。表1-16为氧浓度下降对人体的危害。
应急预案火灾烟气分析
应急预案火灾烟气分析一、火灾烟气危害1.1 火灾烟气的成分火灾烟气是由火焰燃烧和热分解产生的，其中主要成分包括一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、水蒸气、燃烧产物、油烟气等。
这些成分不仅会减少室内空气的氧含量，还会产生有害的二氧化碳和一氧化碳，导致人体窒息、中毒等危害。
1.2 火灾烟气的危害火灾烟气中的有害气体对人体健康造成严重威胁，其中最大的威胁来自一氧化碳。
一氧化碳是一种无色无味的气体，但是毒性极强，当人体吸入一定浓度的一氧化碳后，会导致头晕、头痛、恶心、呕吐、晕厥甚至死亡。
另外，火灾烟气中还含有大量的颗粒物和有机物，对人体呼吸道和皮肤造成刺激和损害。
1.3 火灾烟气的影响范围火灾烟气的危害范围很广，不仅会对火灾现场的人员造成伤害，还会对建筑物结构、室内设备、环境空气产生不利影响。
此外，火灾烟气还会对消防人员的灭火和救援工作造成一定的困难。
1.4 火灾烟气对逃生的影响火灾烟气会降低室内空气的氧含量，让室内空气变得浑浊有毒，严重影响逃生的通畅和效率。
同时，烟雾会降低可见度，增加人员逃生的困难。
因此，在火灾发生时，烟气的排放和扩散情况成为影响逃生的主要因素。
1.5 火灾烟气对人员心理的影响火灾烟气的产生以及威胁对人员心理造成的影响可能更为严重。
烟雾浓厚、火光映红的景象会使人们产生恐惧和焦虑，有些人还会遭受严重的精神创伤。
因此，应急预案中需要考虑到火灾烟气对人员心理的影响，并采取相应的心理疏导措施。
二、灭火烟气分析2.1 烟气分析的意义在火灾发生后，灭火过程中产生大量的烟气，对灭火工作和人员安全造成严重影响。
通过对烟气的分析，可预测火势的发展趋势和火灾现场的烟气扩散情况，为灭火工作和逃生提供重要依据。
2.2 烟气分析的方法灭火烟气分析主要采用计算和模拟两种方法。
计算方法包括烟气产生量的计算、烟气扩散的计算等，可以通过计算烟气浓度分布图，预测火灾现场的烟气扩散情况。
模拟方法主要采用CFD（计算流体动力学）模拟技术，通过模拟火灾现场的流场和烟气扩散情况，得出灭火工作的策略和人员疏散路线。
建筑物火灾烟气传播与控制策略
压力
高温烟气产生的压力可能会导致烟气快速扩 散。
烟气的化学特性
毒性
烟气中含有多种有毒气体 ，如一氧化碳、硫化氢等 ，对人体有害。
刺激性
烟气中的一些化学成分可 能对呼吸道产生刺激作用 。
爆炸性
在某些情况下，烟气可能 具有爆炸性。
02
建筑物火灾烟气的 传播方式与规律
加压送风
通过加压送风机向建筑物内部送入新 鲜空气，提高建筑物内部的压力，防 止烟气进入。
消防设施与灭火救援
消防设施
建筑物内部应设置火灾报警系统、自动喷水灭火系统等消防设施，及时发现火 灾并采取相应的灭火措施。
灭火救援
建筑物外部应设置消防通道、消防栓等设施，方便消防人员及时到达火灾现场 进行灭火救援。
烟气的扩散
扩散传播
烟气通过扩散作用，从建筑物内 部向外部或从高处向低处传播。
扩散速度
烟气的扩散速度与空气流动速度、 温度差、建筑物结构等因素有关。
扩散方向
烟气扩散方向受温度、压力、建筑 物结构等因素影响，通常是从高温 、高压区域向低温、低压区域扩散 。
烟气的对流
对流传播
对流方向
烟气通过热对流作用，在建筑物内部 向上或向下传播。
01
建筑物火灾烟气的 形成与特性
烟气的组成
01
02
Байду номын сангаас
03
悬浮微粒
由燃烧材料产生的固体颗 粒，如碳黑、焦油等。
气态物质
燃烧过程中产生的气体， 如二氧化碳、一氧化碳、 水蒸气等。
液态物质
燃烧时产生的液体，如未 燃尽的燃料油。
烟气的物理特性
温度
火灾中烟气的温度通常很高，可能达到几百 甚至上千度。
烟气的性质、流动和控制
烟气的产生与性质
在烟气中取一微元体dV，截面积为dS ， 长度为dl，烟粒子总数为dN，烟粒子的 平均直径为d，平均密度为ρ。
每个烟粒子的质量为 d 3
6
则
dN d 3
s
6 dV
（mg/m3）
dl
∷ ∷∷
∷∷ ∷
dS ∷
dN∷∷
∷∷
其中 ns
dN dV
所以
s
ns
6
d3
（mg/m3）
结论1：μs与ns成线性关系
Arapahoe试验 Steiner隧道法
辐射板试验 OSU量热计
ISO烟箱
场合类型 FOS ROS FG FOD ROD ROD ROS
参考 ASTM, 1977 ASTM, 1979 ASTM, 1982 ASTM, 1981(a) ASTM, 1981(b) ASTM, 1980(b)
ISO, 1980
Vα=8
• 巴切尔、帕乃尔
0.4 0.5
0.7
1
1.5 2
– 自发光标志可见度 比反光标志的大2.5倍
减光系数 Kc (1/m)
发光标志的能见度与减光系数的关系
烟气的遮光性
刺激性气体对能见度的影响
– 刺激性气体对眼睛构成危害，人无法睁眼
– 在刺激性气体中能见度和减光系数间的关系不适用
30
20
能 见 度 10 V(m)
– 存在并联流动、串联流动、混联流动
有效流通面积的计算
– 并联流动：每个出口的压差P都相同，总流量QT 为
各出口流量之和
A
QT = Q1+Q2+Q3
Q = CA (2P/)1/2
火灾烟气
火灾负荷
定义：把火灾范围内单位地板面积的等效可燃物 的数量定义为火灾负荷，单位为kg/m2。
GH q
i
i
H0 A
Q
i
18.4 A
火灾负荷密度
定义：把房间内所有可燃物完全燃烧时所产生的 总热量与房间特征参考面积之比定义为火灾负荷 密度。房间的特征参考面积可采用地板面积或室 内总面积。采用地板面积表示的火灾负荷密度表 达式为： （MJ/ m2）
第四章
火灾烟气
4.1 烟气的产生 4.2 烟气特征与危害 4.3 烟气的毒性评价
4.1 烟气的产生
烟气：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。 烟气危害：（ 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。
化学分析法
（1）气相色谱法 （2）红外光谱法 （3）傅立叶红外气体分析仪 （4）比色法 （5）离子选择电极法 （6）电化学法 化学分析法虽然可分析气态燃烧产物的种类和含 量，但不能解释毒性的生理作用，因此还需进行 动物试验和生理研究。
动物试验法
动物试验法就是通过观察生物对燃烧产物的综合 反应来评价烟气的毒性。动物试验法可分为简单 观察法和机械轮法等。
参 数 极限值 >1.5 <600 <65 >12 <1400 <6 <0.1 考虑安全系数 后的极限值 ≥ 2.5 ≤ 180 ≤ 60 ≥ 14 ≤ 500 ≤5 <0.1
民用建筑火灾烟气的控制
第十一章 民用建筑火灾烟气的控制§11.1 建筑火灾烟气的特性及烟气控制的必要性火灾是多发性灾难，烟气是造成人员伤亡的主要原因，了解烟气特性是为了控制烟气一． 建筑火灾烟气的成分1. 建筑烟气：发生火灾时物质在燃烧和热分解作用下生成的产物与剩余空气的混合物。
火灾的燃烧过程通常是一个不完全燃烧的过程。
2. 有机物燃烧过程的两种阶段：1）在一定温度下，材料分解出游离碳和挥发性气体；2）游离碳和可燃烧成分与氧气剧烈燃烧化合，放出热量（燃烧）3. 烟气的组成；在不完全燃烧下，有悬浮的固体碳粒。
液体弹力和气体混合，其中悬浮固体碳粒和液体碳粒称为烟粒子。
简称烟。
4. 烟粒子特点；在温度较低的初燃烧阶段主要是液体粒子。
呈白色和灰白色，温度升高后，游离碳粒微粒产生，呈黑色。
粒竟径一般为0.01~10m ，是可收入粒子。
5. 烟气的化学成分CO CO .2水蒸气及其他气体。
如 氰化氢（HCN ）氨（ 3NH ） 氯（CL ）氯化氢（ HCL ）光气（2COCl ）等。
二. 建筑火灾烟气的特性1.烟气的毒害性烟气中CO 氰化氢（HCN ）.NH 3等都是有毒性气体，另外，大量的2CO 及燃烧消耗氧气。
会使空气中氧气含量降低。
引起人体缺氧而窒息。
空气中氧含量≤6%或2CO 浓度≥20%或CO 浓度≥1.3%时，都 会在短时间内致人死亡，有些气体有剧毒，小量即可致死。
如光气，空气中浓度≥50ppm 时。
短时间能致人死亡。
2.烟气的高温危害燃烧产生热量，使烟气温度迅速升高。
火灾初起（5~20min ）烟气温度可达250℃ 而后由于空气不足，温度有所下降。
当窗户爆裂，燃烧加剧。
短时间内可达500℃。
高温使火灾蔓延。
使金属材料强度降低。
导致房间倒塌。
人员伤亡，高温还会使人晕厥，烧伤。
3.烟气的遮光作用光线通过烟气时，致使光强度减弱，能见距离缩短。
称为遮光作用。
能见距离缩短不利人员疏散。
使人感恐怖，造成局部混乱。
自救能力降低。
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