消防工程学第04章

1、第四章第四章 火灾烟气火灾烟气n4.1 4.1 烟气的产生烟气的产生n4.2 4.2 烟气特征与危害烟气特征与危害n4.3 4.3 烟气的毒性评价烟气的毒性评价4.1 4.1 烟气的产生烟气的产生n烟气：烟气：由燃烧或热解作用所产生的悬浮在气相中的固体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和液体微粒称为烟或烟粒子，含有烟粒子的气体称为烟气。气。n烟气组成：烟气组成：（1 1）气相燃烧产物；（）气相燃烧产物；（2 2）未燃烧的气态可）未燃烧的气态可燃物；（燃物；（3 3）未完全燃烧的液、固相分解物和冷凝物微）未完全燃烧的液、固相分解物和冷凝物微

2、小颗粒。小颗粒。n烟气危害：（烟气危害：（1 1）火灾烟气中含有众多的有毒、有害成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；（份、腐蚀性成份以及颗粒物等；（2）火灾环境高温缺）火灾环境高温缺氧；（氧；（3）火场能见度较低。）火场能见度较低。 烟气的产生是衡量火灾环境的基本因素之一。产烟气的产生是衡量火灾环境的基本因素之一。产生烟气的燃烧状况，即明火燃烧、热解和阴燃，影响生烟气的燃烧状况，即明火燃烧、热解和阴燃，影响烟气的生成量、成份和特性。明火燃烧时，可产生碳烟气的生成量、成份和特性。明火燃烧时，可产生碳黑，以微小固相颗粒的形式分布在火焰和烟气中。在黑，以微小固相颗粒的形式分

3、布在火焰和烟气中。在火焰的高温作用下，可燃物可发生热解，析出可燃蒸火焰的高温作用下，可燃物可发生热解，析出可燃蒸汽中大致包括如聚合物单体、部分氧化产物、聚合链汽中大致包括如聚合物单体、部分氧化产物、聚合链等。在其析出过程中，部分组分由于低蒸汽压而凝聚等。在其析出过程中，部分组分由于低蒸汽压而凝聚成液相颗粒，形成白色烟雾。阴燃是无明火燃烧，生成液相颗粒，形成白色烟雾。阴燃是无明火燃烧，生成的烟气中含有大量的可燃气体和液体颗粒。成的烟气中含有大量的可燃气体和液体颗粒。 烟气的产生烟气的产生有机物烟气形成过程有机物烟气形成过程有有机机物物二次分解生成物二次分解生成物燃烧生成物燃烧生成物热热分分解解燃

4、烧燃烧热热分分解解生生成成物物热分解生成物热分解生成物热热分分解解二次分解二次分解生成物生成物燃烧生燃烧生成物成物燃烧燃烧烟气危害量级实例烟气危害量级实例n以我国新建高层宾馆为例，一个客房放置两张床、写字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。约相当于品、地毯、窗帘等。上述可燃物。约相当于303040kg/m40kg/m2 2的标准木材，即平均火灾负荷密度为的标准木材，即平均火灾负荷密度为303040kg/m40kg/m2 2。而一般木材在。而一般木材在3003

5、00时，其发烟量约为时，其发烟量约为3 34m4m3 3/g/g，即，即300030004000m4000m3 3/kg/kg。而较典型的客房面积为。而较典型的客房面积为1 8 m1 8 m2 2。 即 一 个 客 房 内 可 燃 物 按 木 材 的 发 烟 量 为。 即 一 个 客 房 内 可 燃 物 按 木 材 的 发 烟 量 为（35kg/m35kg/m2 218m18m2 23500m3500m3 3/kg/kg）2205000m2205000m3 3。如果发烟量。如果发烟量不损失，可充满像北京长富宫饭店主楼（高不损失，可充满像北京长富宫饭店主楼（高90m90m，标准，标准层面积层面积

6、960m960m2 2）那样的高层建筑）那样的高层建筑2424座。座。火灾负荷火灾负荷AQAHHGqiii4.180定义：把火灾范围内单位地板面积的等效可燃物定义：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，的数量定义为火灾负荷，单位为单位为kg/mkg/m2 2。火灾负荷密度火灾负荷密度定义：定义：把房间内所有可燃物完全燃烧时所产生的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内

7、总面积。采用地板面积表示的火灾负荷密度表达式为：达式为： （MJ/ mMJ/ m2 2）qqHAHGqiif4 .180火灾中热量及主要燃烧产物组分的生成火灾中热量及主要燃烧产物组分的生成 火灾的危害主要来源于火灾产物，即热量、烟气和缺氧。火灾的危害主要来源于火灾产物，即热量、烟气和缺氧。火灾过程中燃烧产生的热量包括对流和辐射热两部分，产生的火灾过程中燃烧产生的热量包括对流和辐射热两部分，产生的烟气中包括完全燃烧产物和不完全燃烧产物，如烟气中包括完全燃烧产物和不完全燃烧产物，如COCO、气态及液、气态及液态碳氢化合物、碳粒以及醇类、醛类、酮类、酸类、酯类和其态碳氢化合物、碳粒以及醇类、醛类、酮

8、类、酸类、酯类和其它类化学物质。它类化学物质。 火灾环境的温度随着产生热量的增多而升高，在达到并超火灾环境的温度随着产生热量的增多而升高，在达到并超过逃生人员所能承受的极限时，便会危及生命。并且温度继续过逃生人员所能承受的极限时，便会危及生命。并且温度继续升高到一定程度后，建筑构件和金属将会丧失其强度，使建筑升高到一定程度后，建筑构件和金属将会丧失其强度，使建筑结构受到损害。另一方面，火灾环境的氧浓度降低，同时各种结构受到损害。另一方面，火灾环境的氧浓度降低，同时各种燃烧产物组分浓度升高，尤其在通分受到限制的情况下。在各燃烧产物组分浓度升高，尤其在通分受到限制的情况下。在各种化学组分浓度达到并

9、超过逃生人员所能承受的极限时，同样种化学组分浓度达到并超过逃生人员所能承受的极限时，同样危及生命。危及生命。火灾中热量及主要燃烧产物组分的生成火灾中热量及主要燃烧产物组分的生成 火灾环境中的温度及各种化学组分浓度的变化火灾环境中的温度及各种化学组分浓度的变化依赖于热量和燃烧产物组分的生产速率、燃烧所需依赖于热量和燃烧产物组分的生产速率、燃烧所需空气的供应速率、以及燃烧产物与空气的混合过程空气的供应速率、以及燃烧产物与空气的混合过程等。火灾严重性和消防措施有效性的评判均以火灾等。火灾严重性和消防措施有效性的评判均以火灾过程的某一特定时期内火灾环境中的气体温度和特过程的某一特定时期内火灾环境中的气

10、体温度和特定组分浓度为依据，因此，了解火灾中热量和主要定组分浓度为依据，因此，了解火灾中热量和主要燃烧产物组分的生成速率是十分必要的。燃烧产物组分的生成速率是十分必要的。性能化设计采用生命安全判据性能化设计采用生命安全判据燃烧速率燃烧速率 热环境中的可燃物受热会发生热解，析出可燃热环境中的可燃物受热会发生热解，析出可燃挥发份。热解速率取决于可燃物的表面积及其所接收挥发份。热解速率取决于可燃物的表面积及其所接收到的热量。热解的发生包含两种情况，即有明火和无到的热量。热解的发生包含两种情况，即有明火和无明火。稳态条件下的热解过程可用以下表达式描述：明火。稳态条件下的热解过程可用以下表达式描述：无明

11、火情况：无明火情况：VVLenfLAqqm 明火情况：明火情况：VVLfefLAqqqm 单位可燃物表面积上的外加热流量、火焰热流量单位可燃物表面积上的外加热流量、火焰热流量和辐射热损失和辐射热损失 可燃挥发份析出的潜热（可燃挥发份析出的潜热（kJ/kgkJ/kg）燃烧产物的生成和氧消耗燃烧产物的生成和氧消耗 明火情况下，可燃挥发份燃烧生成包含固、液明火情况下，可燃挥发份燃烧生成包含固、液相颗粒在内的各种化学组分，并放出热量。而在无相颗粒在内的各种化学组分，并放出热量。而在无明火情况下，可燃挥发份虽然不燃烧，但却会发生明火情况下，可燃挥发份虽然不燃烧，但却会发生分解或与空气发生化学反应生成多种

12、化学成分，它分解或与空气发生化学反应生成多种化学成分，它们与明火燃烧情况下所生成的化学组分不尽相同。们与明火燃烧情况下所生成的化学组分不尽相同。 在一定条件下，燃烧产物组分的生成速率正比在一定条件下，燃烧产物组分的生成速率正比于可燃物的燃烧速率或热解速率。于可燃物的燃烧速率或热解速率。 定义燃烧过程中产物组分定义燃烧过程中产物组分j j的的生成效率生成效率为其实为其实际生成速率与理论上可能的最大生成速率之比，即：际生成速率与理论上可能的最大生成速率之比，即：无明火情况：无明火情况：jnfjnjkmG明火情况：明火情况：jfjjkmGj=COj=CO2 2、COCO、HCHC、S S（碳粒）等。

13、（碳粒）等。k kj j为单位质量可燃为单位质量可燃物燃烧或热解时产物组分物燃烧或热解时产物组分j j的理论最大生产量。的理论最大生产量。Y Y称称为产物组分为产物组分j j的生产率。的生产率。nfnjjnfnjjmYkmGfjjfjjmYkmG燃烧产物的生成燃烧产物的生成 燃烧反应中，在生成燃烧产物的同时要消耗一定燃烧反应中，在生成燃烧产物的同时要消耗一定的氧气。同样，定义氧消耗效率为实际耗氧速率与理的氧气。同样，定义氧消耗效率为实际耗氧速率与理论上可能的最大耗氧速率之比，可得到：论上可能的最大耗氧速率之比，可得到：无明火情况：无明火情况：明火情况：明火情况：22OnfnOnOkmD22Of

14、OOkmD2Ok为完全燃烧单位质量可燃物的理论耗氧量为完全燃烧单位质量可燃物的理论耗氧量氧消耗氧消耗 明火燃烧情况下，热量生成于可燃蒸汽和空明火燃烧情况下，热量生成于可燃蒸汽和空气之间发生的各种放热化学反应，其生产物中的气之间发生的各种放热化学反应，其生产物中的绝大部分是绝大部分是COCO2 2、COCO和水蒸汽等。如果仅仅考虑生和水蒸汽等。如果仅仅考虑生成成COCO2 2和和COCO化学反应的放热或耗氧化学反应的放热，化学反应的放热或耗氧化学反应的放热，而忽略其它放热反应所释放的热量，则燃烧的释而忽略其它放热反应所释放的热量，则燃烧的释热速率可分别表示为：热速率可分别表示为：COCOCOCO

15、TCOCOTAGkkHHGkHQ2222OOTADkHQH HT T为完全燃烧单位质量可燃物所放出的热量（为完全燃烧单位质量可燃物所放出的热量（kJ/g)kJ/g)生成单位质量生成单位质量COCO2 2和消耗单位质量氧气所放出的热量和消耗单位质量氧气所放出的热量生成单位质量生成单位质量COCO所放出的热量所放出的热量 燃烧释放的热量可分为对流热和辐射热两部分，即燃烧释放的热量可分为对流热和辐射热两部分，即: : 在将燃烧产生的热烟气全部收集，且忽略热损失的条在将燃烧产生的热烟气全部收集，且忽略热损失的条件下，对流热可依据下式测量：件下，对流热可依据下式测量：RCAQQQgTpCTmcQ 定义燃

16、烧效率为实际燃烧释放速率与理论上可能定义燃烧效率为实际燃烧释放速率与理论上可能的最大释热速率之比，即：的最大释热速率之比，即：TfAAHmQAOTfCCHmQTfRRHmQ对流放热效对流放热效率率辐射放热效率辐射放热效率RCA燃烧的氧消耗效率燃烧效率燃烧的氧消耗效率燃烧效率通风影响通风影响 以上讨论仅是针对空气供应充足或开放环境中的燃烧情况。以上讨论仅是针对空气供应充足或开放环境中的燃烧情况。然而，与之相比，多数情况下受限空间中的燃烧有两个显著特然而，与之相比，多数情况下受限空间中的燃烧有两个显著特点点：（：（1 1）室内有大量的热量积累，强化了对可燃物表面的传热；）室内有大量的热量积累，强化

17、了对可燃物表面的传热；（2 2）燃烧所需空气的供应依赖于室内的通风条件，因而通风对）燃烧所需空气的供应依赖于室内的通风条件，因而通风对燃烧过程有重要影响。在室内火灾的早期，由于火比较小，燃燃烧过程有重要影响。在室内火灾的早期，由于火比较小，燃烧所需空气供应相对充足，燃烧由燃料控制，这一时期火势易烧所需空气供应相对充足，燃烧由燃料控制，这一时期火势易于控制和扑灭，然而如果火势继续发展，且在通风有限、可燃于控制和扑灭，然而如果火势继续发展，且在通风有限、可燃物表面积足够大的情况下，轰燃势必发生，室内温度和燃烧面物表面积足够大的情况下，轰燃势必发生，室内温度和燃烧面积急剧增加，燃烧转变为通风控制，这

18、时人员逃生和灭火都很积急剧增加，燃烧转变为通风控制，这时人员逃生和灭火都很困难，而且火势极易向相邻房间或建筑蔓延。燃料控制和通风困难，而且火势极易向相邻房间或建筑蔓延。燃料控制和通风控制是受限空间中燃烧的两种不同工况，对于给定的可燃物，控制是受限空间中燃烧的两种不同工况，对于给定的可燃物，它主要由受限空间内的通风条件决定。它主要由受限空间内的通风条件决定。对于受限空间中的燃烧，通常以通风系数对于受限空间中的燃烧，通常以通风系数来表征室内的通风条件。来表征室内的通风条件。afamEmk空气对燃料的质量化学当量比空气对燃料的质量化学当量比空气流入系数空气流入系数空气供入的质量流率空气供入的质量流率

19、1对应于燃料控制燃烧对应于燃料控制燃烧1对应于通风控制燃烧对应于通风控制燃烧 对于仅有一个侧墙开口的房间，在室内气体充分混合、对于仅有一个侧墙开口的房间，在室内气体充分混合、气体从开口流出和进入仅由浮力驱动、进出气体无相互作用气体从开口流出和进入仅由浮力驱动、进出气体无相互作用等假设的前提下，稳态燃烧时室内空气供入的质量流率可用等假设的前提下，稳态燃烧时室内空气供入的质量流率可用下式估算，即：下式估算，即：21Ahma 受限燃烧的释热速率、火焰辐射以及产物组分的生成速受限燃烧的释热速率、火焰辐射以及产物组分的生成速率均与通风条件密切相关，定性而言，当燃烧所需空气供应率均与通风条件密切相关，定性

20、而言，当燃烧所需空气供应相对减少时，燃烧效率和相对减少时，燃烧效率和COCO2 2等完全燃烧产物的生成效率降低，等完全燃烧产物的生成效率降低，而而COCO、碳氢化合物、碳颗粒等不完全燃烧产物的生成速率增、碳氢化合物、碳颗粒等不完全燃烧产物的生成速率增高。另外，由于燃烧放热和火焰中炭颗粒的生成在一定程度高。另外，由于燃烧放热和火焰中炭颗粒的生成在一定程度上取决于通风条件，因而火焰辐射也必然受通风条件影响而上取决于通风条件，因而火焰辐射也必然受通风条件影响而变化。变化。根据大量通风影响方面实验结果分析，定义通风控根据大量通风影响方面实验结果分析，定义通风控制燃烧因子制燃烧因子exp受限燃烧中通风对

21、燃烧效率和产物组分生成效率受限燃烧中通风对燃烧效率和产物组分生成效率的影响可用下式描述的影响可用下式描述1通风影响下的燃烧效率和主要燃烧产物组分生成效率通风影响下的燃烧效率和主要燃烧产物组分生成效率燃烧尺寸影响燃烧尺寸影响 以上介绍的估算方法和数据均是以小尺寸试以上介绍的估算方法和数据均是以小尺寸试件的燃烧测试为基础的。许多实验结果和理论计算件的燃烧测试为基础的。许多实验结果和理论计算表明，对于大尺度火灾，在一定范围内单位燃烧面表明，对于大尺度火灾，在一定范围内单位燃烧面积上的释热速率和产物组分生成速率随着火灾尺度积上的释热速率和产物组分生成速率随着火灾尺度的增大而逐渐增加，但增加的幅度越来越

22、小，直至的增大而逐渐增加，但增加的幅度越来越小，直至分别达到各自的渐近值。这是由于火灾尺度的增大分别达到各自的渐近值。这是由于火灾尺度的增大火焰辐射增加的缘故。其它重要影响因素有（火焰辐射增加的缘故。其它重要影响因素有（1 1）附近热物体或燃烧物体、以及室内顶棚下热烟气层附近热物体或燃烧物体、以及室内顶棚下热烟气层提供的外加辐射热（提供的外加辐射热（2 2）燃烧所需空气供应速率以）燃烧所需空气供应速率以及燃烧产物与空气的混合过程。及燃烧产物与空气的混合过程。4.2 烟气的特征及危害烟气的特征及危害n烟气的特征：烟气的特征：烟尘颗粒的大小及粒径分布、烟气烟尘颗粒的大小及粒径分布、烟气的浓度、烟气

23、光密度和火场的能见度。的浓度、烟气光密度和火场的能见度。n烟气的危害：烟气的毒害性、高温烟气对人的伤烟气的危害：烟气的毒害性、高温烟气对人的伤害、烟气的减光性。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niiignNdNd1loglog烟气中颗粒的大小可用颗粒平均直径表示，通常烟气中颗粒的大小可用颗粒平均直径表示，通常采用几何平均直径表示颗粒的平均直径，其定义采用几何平均直径表示颗粒的平均直径，其定义为：为：第第i i个颗粒直径间隔范围内颗粒的数目个颗粒直径间隔范围内颗粒的数目烟尘颗粒的大小及粒径分布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同时

24、，采用标准差来表示颗粒尺寸分布范围内的宽度，即：宽度，即：2112)log(loglogniignigNNdd烟尘颗粒的大小及粒径分布烟尘颗粒的大小及粒径分布如果所有颗粒直径都相同，则如果所有颗粒直径都相同，则如果颗粒直径分布为对数正态分布，则占总颗粒如果颗粒直径分布为对数正态分布，则占总颗粒数数68.8%68.8%的颗粒，其直径处于的颗粒，其直径处于之间的范围内。之间的范围内。 越大则表示颗粒直径的分布范围越大。越大则表示颗粒直径的分布范围越大。1gggndloglogg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可燃物可燃物 燃烧状态燃烧状态杉木杉木 0.50.50.90.92.

25、02.0热解热解杉木杉木 0.430.43 2.4 2.4明火燃烧明火燃烧 聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCPVC） 0.90.91.4 1.81.4 1.8热解热解聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCPVC） 0.40.4 2.2 2.2明火燃烧明火燃烧软质聚氨酯塑料（软质聚氨酯塑料（PUPU） 0.80.81.8 1.81.8 1.8热解热解硬质聚氨酯塑料（硬质聚氨酯塑料（PUPU） 0.30.31.2 2.31.2 2.3热解热解硬质聚氨酯塑料（硬质聚氨酯塑料（PUPU） 0.50.5 1.9 1.9明火燃烧明火燃烧绝热纤维绝热纤维 2 23 3 2.4 2.4阴燃阴燃gndg烟气的浓度和烟气光密度烟气

26、的浓度和烟气光密度 当一束光通过烟气时，由于烟气对光的吸收和散射作当一束光通过烟气时，由于烟气对光的吸收和散射作用，使得只有一部分光能够通过烟气，从而降低了火区的用，使得只有一部分光能够通过烟气，从而降低了火区的能见度，不利于火灾的扑救和火区人员疏散。烟气浓度越能见度，不利于火灾的扑救和火区人员疏散。烟气浓度越大，该作用越强烈。大，该作用越强烈。 根据根据Lambert-BeerLambert-Beer定律，当一束波长为定律，当一束波长为的光通过烟的光通过烟气时，有：气时，有：)exp(0KLII平均光路长度平均光路长度消光系数消光系数入射光强入射光强烟气的浓度和烟气光密度烟气的浓度和烟气光密

27、度 下面引入比消光系数：下面引入比消光系数：smMKK Km为比消光系数；即单位质量浓度的消光系数为比消光系数；即单位质量浓度的消光系数Ms烟气质量浓度，即单位体积内烟的质量烟气质量浓度，即单位体积内烟的质量烟气的浓度和烟气光密度烟气的浓度和烟气光密度烟气浓度通常用光密度（或光学密度）烟气浓度通常用光密度（或光学密度）D D来衡量。其定义来衡量。其定义为为：)log(0IID 烟气的浓度和烟气光密度烟气的浓度和烟气光密度)log(0IID )exp(0KLIIsmMKK 3 . 23 . 2SmLMKKLD表明烟气的光密表明烟气的光密度与烟气质量浓度与烟气质量浓度、平均光线行度、平均光线行程长

28、度和比消光程长度和比消光系数成正比。系数成正比。烟气的浓度和烟气光密度烟气的浓度和烟气光密度为了比较烟气浓度，通常将单位平均光路长度上的光密度为了比较烟气浓度，通常将单位平均光路长度上的光密度D DL L作为描述烟气浓度的基本参数。作为描述烟气浓度的基本参数。3 . 23 . 2KMKLDDsmL3 . 23 . 2SmLMKKLD烟气的浓度和烟气光密度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，采用比光密度光密度D Ds s。所谓。所谓比光密度比光密度D Ds s是从单位面积的试样表面所产是从单位面积的试样表面所产生的烟

29、气扩散在单位体积的烟箱内，单位光路长度的光密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。比光密度度。比光密度D Ds s可用下式表示：可用下式表示：LsDAVDALVD烟气的浓度和烟气光密度烟气的浓度和烟气光密度如果同时测量了发烟试件在发烟过程中的质量损失，则可如果同时测量了发烟试件在发烟过程中的质量损失，则可用烟气的用烟气的质量光学密度质量光学密度来表征烟气密度：来表征烟气密度：fLmmVDD 发烟材料的质量损失发烟材料的质量损失fm火场能见度火场能见度火灾中疏散标志和通道的能见度对人员逃生极为重要。要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

30、之间有一定的对比度。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，其对比度定义对于很大的、均匀的背景下的孤立物体，其对比度定义为：为： ， 分别为物体和背景的亮度或光线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强度。日光下黑色物体相对于白色背景的对比度为-0.02-0.02，该值定义为能够从背景中清楚地辨别物体的临界对比度。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物体能见度定义为距对比度减少到-0.02-0.02这点的距离。这点的距离。 实实际火灾环境中，能见度的测量常以物体不可辩清的

31、最小距际火灾环境中，能见度的测量常以物体不可辩清的最小距离为标准离为标准。并不用光度计去实际测量对比度。并不用光度计去实际测量对比度。1/0BBC0BB、火场能见度的影响因素火场能见度的影响因素烟气的散射和吸收系数；烟气的散射和吸收系数；火场的亮度；火场的亮度；所辨认物体是发光还是反光；所辨认物体是发光还是反光；逃生者的视力及其眼睛对光强的适应状态。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：系数之间的经验关系为： 对于发光物体：对于发光物体：

32、 对于反光物体：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在相同情况下发光物体的能见度是反光物体能见度的度的2424倍倍。以上公式是通过防护玻璃观察到的，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没有考虑烟气对人眼刺激的影响。8NKS3NKS计算实例计算实例在在6m6m见方、见方、2.5m2.5m高的房间内，明火燃烧高的房间内，明火燃烧200g200g聚氨酯软泡沫聚氨酯软泡沫坐垫，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知聚氨酯软泡沫坐垫明火时的质量光学密度 m m2 2

33、/g/g。 解解 假设燃烧产生的烟气在整个房间内是均匀分布的，假设燃烧产生的烟气在整个房间内是均匀分布的，则则22. 0mD49. 0256620022. 0VmDDfmLm-112. 149. 03 . 23 . 2LDKm-1，7 . 212. 133KSNm烟气的毒害性烟气的毒害性（1 1）由于燃烧消耗了大量的氧气，使得烟气中的）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中的含氧量低于15%15%时，人的肌肉活动能力将明显时，人的肌肉活动能力将明显下降；降低到下降；降低到101014%14%时，

34、人的判断能力将迅速降时，人的判断能力将迅速降低，出现智力混乱现象；降低到低，出现智力混乱现象；降低到101014%14%时，短时时，短时间内就会晕倒，甚至死亡。在起火的房间内氧的间内就会晕倒，甚至死亡。在起火的房间内氧的最低浓度可达最低浓度可达3%3%左右，若人员不及时撤离火场是左右，若人员不及时撤离火场是非常危险的。非常危险的。烟气的毒害性烟气的毒害性（2 2）烟气中含有各种有毒气体，而且这些气体的）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。低浓度，从而造成人员中毒死亡。（3 3）火

35、灾烟气具有较高的温度。人对高温烟气的）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，在忍耐程度是有限的，在6565时，人可短时忍受；时，人可短时忍受；在在120120时，时，15min15min内就将产生不可恢复的损伤；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；烟气温度进一步提高，损伤时间则更短；140140时时约为约为5min5min，170170时约为时约为1min1min；而在几百度的高温；而在几百度的高温烟气中人是一分钟也无法忍受的。烟气中人是一分钟也无法忍受的。烟气的减光性烟气的减光性烟气的减光性：由于烟气中含有固体和液体颗粒，烟气的减光性：由于烟气中含

36、有固体和液体颗粒，对光有散射和吸收作用，从而使得火场能见度大对光有散射和吸收作用，从而使得火场能见度大大下降。大下降。此外，烟气中含有对人体有刺激性作用的气体如此外，烟气中含有对人体有刺激性作用的气体如SOSO2 2、H H2 2S S、HClHCl、ClCl2 2、NONO2 2、NHNH3 3等，使人眼流泪，等，使人眼流泪，不易睁开，从而进一步影响人的视觉，影响撤离不易睁开，从而进一步影响人的视觉，影响撤离火场的速度。火场的速度。烟气的减光性烟气的减光性为了保证安全疏散，火场能见度（对反光物体而为了保证安全疏散，火场能见度（对反光物体而言）必需达到言）必需达到5 530m30m，因此消光系

37、数应为，因此消光系数应为0.10.10.6m0.6m-1-1。而火灾发生时烟气的消光系数多为。而火灾发生时烟气的消光系数多为252530m30m-1-1，因此为了确保安全疏散，应将烟气稀释，因此为了确保安全疏散，应将烟气稀释5050300300倍。倍。4.3 烟气毒性评价烟气毒性评价可燃物燃烧时产生的烟气中含有毒性气体，如可燃物燃烧时产生的烟气中含有毒性气体，如COCO、COCO2 2、HCNHCN、NONOx x、SOSO2 2、H H2 2S S等，高分子材料燃烧时还等，高分子材料燃烧时还会产生会产生HClHCl、HFHF、丙烯醛、异氰酸酯等有害物质。、丙烯醛、异氰酸酯等有害物质。不同的材

38、料燃烧时产生的有害气体成份和浓度是不同的材料燃烧时产生的有害气体成份和浓度是不相同的，因而其烟气的毒性也不相同。评价材不相同的，因而其烟气的毒性也不相同。评价材料烟气毒性大小的方法有：料烟气毒性大小的方法有：（1 1）化学分析法）化学分析法（2 2）动物试验法）动物试验法（3 3）生理研究法）生理研究法化学分析法化学分析法（1 1）气相色谱法）气相色谱法（2 2）红外光谱法）红外光谱法（3 3）傅立叶红外气体分析仪）傅立叶红外气体分析仪（4 4）比色法）比色法（5 5）离子选择电极法）离子选择电极法（6 6）电化学法）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化学分析法虽然可分析气态燃

39、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。动物试验和生理研究。动物试验法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。观察法和机械轮法等。动物试验法动物试验法前联邦德国提出的试验方法（前联邦德国提出的试验方法（DIN53436DIN53436）就是常）就是常用的燃烧产物毒性试验方法。其试验装置为一管用的燃烧产物毒性试验方法。其试验装置为一管状炉。燃烧试样装入一个长状炉。燃烧试样装入一个长1000mm1000mm、外径、外径40mm40mm、壁厚壁厚2mm2mm的石英管中。暴露室为的石英管中。暴露室为0.05m0.05m3 3，其中放入，其中放入2020只雄性大鼠。暴露室与石英管燃烧室通过一根只雄性大鼠。暴露室与石英管燃烧室通过一根玻璃管相连。暴露时间玻璃管相连。暴露时间30min30min。观察动物中毒情况，。观察动物中毒情况，并取样分析燃烧产物的成份。并取样分析燃烧产物的成份。动物试验法动物试验法美国联邦航空局（美国联邦航空局（FAAFAA）的民航研究所（）的民航研究所（CAM