消防工程学第04章.ppt

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。 有机物烟气形成过程 烟气危害量级实例 以我国新建高层宾馆为例，一个客房放置两张床、写字台、沙发、软椅茶几、木门壁橱等，还有床垫及床上用品、地毯、窗帘等。上述可燃物。约相当于30～40kg/m2的标准木材，即平均火灾负荷密度为30～40kg/m2。而一般木材在300℃时，其发烟量约为3～4m3/g，即3000～4000m3/kg。而较典型的客房面积为18m2。即一个客房内可燃物按木材的发烟量为（35kg/m2×18m2×3500m3/kg）2205000m3。如果发烟量不损失，可充满像北京长富宫饭店主楼（高90m，标准层面积960m2）那样的高层建筑24座。 火灾负荷 火灾负荷密度 性能化设计采用生命安全判据 4.2 烟气的特征及危害 烟气的特征：烟尘颗粒的大小及粒径分布、烟气的浓度、烟气光密度和火场的能见度。 烟气的危害：烟气的毒害性、高温烟气对人的伤害、烟气的减光性。 烟尘颗粒的大小及粒径分布 烟尘颗粒的大小及粒径分布 烟尘颗粒的大小及粒径分布 一些木材和塑料在不同燃烧状态下烟气中的颗粒直径和标准差 烟气的浓度和烟气光密度 烟气的浓度和烟气光密度 烟气的浓度和烟气光密度 烟气的浓度和烟气光密度 烟气的浓度和烟气光密度 烟气的浓度和烟气光密度 烟气的浓度和烟气光密度 火场能见度 火场能见度的影响因素 火场能见度与消光系数的关系 计算实例 烟气的毒害性 烟气的毒害性 烟气的减光性 烟气的减光性 4.3 烟气毒性评价 化学分析法 动物试验法 动物试验法 动物试验法 动物试验法 动物试验法 生理研究法 毒性评价指标 表明烟气的光密度与烟气质量浓度、平均光线行程长度和比消光系数成正比。 为了比较烟气浓度，通常将单位平均光路长度上的光密度DL作为描述烟气浓度的基本参数。 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： 如果同时测量了发烟试件在发烟过程中的质量损失，则可用烟气的质量光学密度来表征烟气密度： 发烟材料的质量损失 火灾中疏散标志和通道的能见度对人员逃生极为重要。要看清某个物体，则要求物体与背景之间有一定的对比度。对于很大的、均匀的背景下的孤立物体，其对比度定义为： ， 分别为物体和背景的亮度或光线强度。日光下黑色物体相对于白色背景的对比度为-0.02，该值定义为能够从背景中清楚地辨别物体的临界对比度。物体能见度定义为距对比度减少到-0.02这点的距离。 实际火灾环境中，能见度的测量常以物体不可辩清的最小距离为标准。并不用光度计去实际测量对比度。 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。 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： 对于反光物体： 在相同情况下发光物体的能见度是反光物体能见度的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。 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。已知聚氨酯软泡沫坐垫明火时的质量光学密度 m2/g。 [解] 假设燃烧产生的烟气在整个房间内是均匀分布的，则 m-1 m-1， m （1）由于燃烧消耗了大量的氧气，使得烟气中的含氧量往往低于生理上所需的正常数值。当空气中的含氧量低于15%时，人的肌肉活动能力将明显下降；降低到10～14%时，人的判断能力将迅速降低，出现智力混乱现象；降低到10～14%时，短时间内就会晕倒，甚至死亡。在起火的房间内氧的最低浓度可达3%左右，若人员不及时撤离火场是非常危险的。 （2）烟气中含有各种有毒气体，而且这些气体的含量有的已大大超过了人们正常生理所允许的最低浓度，从而造成人员中毒死亡。 （3）火灾烟气具有较高的温度。人对高温烟气的忍耐程度是有限的，在65℃时，人可短时忍受；在120℃时，15min内就将产生不可恢复的损伤；烟气温度进一步提高，损伤时间则更短；140℃时约为5min，170℃时约为1min；而在几