第04章火災(zāi)煙氣

1、消防工程學(xué)消防工程學(xué)彭彭 偉偉Email: 手機(jī)手機(jī):四章第四章 火災(zāi)煙氣火災(zāi)煙氣o煙氣的產(chǎn)生o煙氣特征與危害o煙氣毒性評價4.1 煙氣的產(chǎn)生煙氣的產(chǎn)生o 煙氣的定義n由燃燒或熱解作用所產(chǎn)生的懸浮在氣相中的固體和液體微粒o 煙氣的主要成分n氣相燃燒產(chǎn)物n未燃燒的氣態(tài)可燃物n未完全燃燒的液、固相分解物和冷凝物微粒煙氣的產(chǎn)生是衡量火災(zāi)環(huán)境的基本因素之一煙氣的產(chǎn)生是衡量火災(zāi)環(huán)境的基本因素之一明火燃燒產(chǎn)生炭黑微粒明火燃燒產(chǎn)生炭黑微粒陰燃形成含有大量可燃?xì)怏w和液體顆粒的煙氣陰燃形成含有大量可燃?xì)怏w和液體顆粒的煙氣4.1 煙氣的產(chǎn)生煙氣的產(chǎn)生o 火災(zāi)荷載與發(fā)煙量n火災(zāi)荷載定義：

2、建筑物容積所有可燃物由于燃燒而可能釋放出的總能量。n火災(zāi)荷載密度（q）定義：單位建筑面積上的火災(zāi)荷載一般建筑取3050kg/m2n 木材發(fā)煙量（s）：30004000m3/kgn 建筑火災(zāi)總發(fā)煙量計算： SsqA（總建筑面積）4.2 煙氣特征與危害煙氣特征與危害4.2.1 煙氣特征n 煙塵顆粒大小n 粒徑分布n 煙氣濃度n 煙氣光密度n 火場能見度4.2 煙氣特征與危害煙氣特征與危害4.2.1.1煙塵顆粒大小及粒徑分布常見可燃物煙塵粒徑量級 m（見書表4-1）1lglgniigniNddN4.2 煙氣特征與危害煙氣特征與危害4.2.1.2 煙氣的濃度和煙氣光密度o 煙氣對光有吸收和散射作用n降

3、低了火區(qū)的能見度n煙氣濃度越大，作用越強(qiáng)烈o 光強(qiáng)I，光密度D，消光系數(shù)K,比消光系數(shù)Km 平行光線行程長度L，煙氣質(zhì)量濃度MSn煙氣的光密度與比消光系數(shù)、煙氣質(zhì)量濃度和平行光線行程長度成正比o 煙箱法2.32.3msK M LKLD sLVVDDDALA4.2 煙氣特征與危害煙氣特征與危害4.2.2 煙氣的危害o 毒害性n缺氧n煙氣中的有害氣體成分（CO、HCN、H2S、HCl）n高溫（65、120、140）o 減光性n煙氣濃度越大、能見度越小n能見度S（m）與煙氣消光度K（m-1）的關(guān)系o KS=8 發(fā)光物體o KS=3 反光物體n火場能見度要求5m30m煙氣的濃度和煙氣光密度煙氣的濃度和

4、煙氣光密度如果同時測量了發(fā)煙試件在發(fā)煙過程中的質(zhì)量損失，則可如果同時測量了發(fā)煙試件在發(fā)煙過程中的質(zhì)量損失，則可用煙氣的用煙氣的質(zhì)量光學(xué)密度質(zhì)量光學(xué)密度來表征煙氣密度：來表征煙氣密度：fLmmVDD 發(fā)煙材料的質(zhì)量損失發(fā)煙材料的質(zhì)量損失fm計算實例計算實例在在6m6m見方、見方、2.5m2.5m高的房間內(nèi)，明火燃燒高的房間內(nèi)，明火燃燒200g200g聚氨酯軟泡沫聚氨酯軟泡沫坐墊，試估算此時火場中反光疏散通道標(biāo)志的能見度。已坐墊，試估算此時火場中反光疏散通道標(biāo)志的能見度。已知聚氨酯軟泡沫坐墊明火時的質(zhì)量光學(xué)密度知聚氨酯軟泡沫坐墊明火時的質(zhì)量光學(xué)密度 m m2 2/g/g。 解解 假設(shè)燃燒產(chǎn)生的煙氣

5、在整個房間內(nèi)是均勻分布的，假設(shè)燃燒產(chǎn)生的煙氣在整個房間內(nèi)是均勻分布的，則則22. 0mD49. 0256620022. 0VmDDfmLm-112. 149. 03 . 23 . 2LDKm-1，7 . 212. 133KSNm4.3 煙氣毒性評價煙氣毒性評價可燃物燃燒時產(chǎn)生的煙氣中含有毒性氣體，如可燃物燃燒時產(chǎn)生的煙氣中含有毒性氣體，如COCO、COCO2 2、HCNHCN、NONOx x、SOSO2 2、H H2 2S S等，高分子材料燃燒時還等，高分子材料燃燒時還會產(chǎn)生會產(chǎn)生HClHCl、HFHF、丙烯醛、異氰酸酯等有害物質(zhì)。、丙烯醛、異氰酸酯等有害物質(zhì)。不同的材料燃燒時產(chǎn)生的有害氣體成

6、份和濃度是不同的材料燃燒時產(chǎn)生的有害氣體成份和濃度是不相同的，因而其煙氣的毒性也不相同。評價材不相同的，因而其煙氣的毒性也不相同。評價材料煙氣毒性大小的方法有：料煙氣毒性大小的方法有：（1 1）化學(xué)分析法）化學(xué)分析法（2 2）動物試驗法）動物試驗法（3 3）生理研究法）生理研究法4.3.1 化學(xué)分析法化學(xué)分析法（1 1）氣相色譜法）氣相色譜法（2 2）紅外光譜法）紅外光譜法（3 3）傅立葉紅外氣體分析儀）傅立葉紅外氣體分析儀（4 4）比色法）比色法（5 5）離子選擇電極法）離子選擇電極法（6 6）電化學(xué)法）電化學(xué)法化學(xué)分析法雖然可分析氣態(tài)燃燒產(chǎn)物的種類和含化學(xué)分析法雖然可分析氣態(tài)燃燒產(chǎn)物的種類

7、和含量，但不能解釋毒性的生理作用，因此還需進(jìn)行量，但不能解釋毒性的生理作用，因此還需進(jìn)行動物試驗和生理研究。動物試驗和生理研究。4.3.2 動物試驗法動物試驗法動物試驗法就是通過觀察生物對燃燒產(chǎn)物的綜合動物試驗法就是通過觀察生物對燃燒產(chǎn)物的綜合反應(yīng)來評價煙氣的毒性。動物試驗法可分為簡單反應(yīng)來評價煙氣的毒性。動物試驗法可分為簡單觀察法和機(jī)械輪法等。觀察法和機(jī)械輪法等。4.3.2 動物試驗法動物試驗法前聯(lián)邦德國提出的試驗方法（前聯(lián)邦德國提出的試驗方法（DIN53436DIN53436）就是常）就是常用的燃燒產(chǎn)物毒性試驗方法。其試驗裝置為一管用的燃燒產(chǎn)物毒性試驗方法。其試驗裝置為一管狀爐。燃燒試樣裝

8、入一個長狀爐。燃燒試樣裝入一個長1000mm1000mm、外徑、外徑40mm40mm、壁厚壁厚2mm2mm的石英管中。暴露室為的石英管中。暴露室為0.05m0.05m3 3，其中放入，其中放入2020只雄性大鼠。暴露室與石英管燃燒室通過一根只雄性大鼠。暴露室與石英管燃燒室通過一根玻璃管相連。暴露時間玻璃管相連。暴露時間30min30min。觀察動物中毒情況，。觀察動物中毒情況，并取樣分析燃燒產(chǎn)物的成份。并取樣分析燃燒產(chǎn)物的成份。4.3.2 動物試驗法動物試驗法美國聯(lián)邦航空局（美國聯(lián)邦航空局（FAAFAA）的民航研究所（）的民航研究所（CAMICAMI）提）提出了另一種動物試驗法，將試驗小白鼠放

9、入網(wǎng)狀出了另一種動物試驗法，將試驗小白鼠放入網(wǎng)狀輪中，以恒速旋轉(zhuǎn)，小白鼠則逆著輪子的旋轉(zhuǎn)方輪中，以恒速旋轉(zhuǎn)，小白鼠則逆著輪子的旋轉(zhuǎn)方向向前跑動。當(dāng)小白鼠暴露在煙氣中一段時間后，向向前跑動。當(dāng)小白鼠暴露在煙氣中一段時間后，因中毒而失去自控能力，開始隨輪滑動或旋轉(zhuǎn)，因中毒而失去自控能力，開始隨輪滑動或旋轉(zhuǎn)，此時記錄其停止活動時間（此時記錄其停止活動時間（t ti i）。然后停止輪的旋）。然后停止輪的旋轉(zhuǎn)，并檢查小白鼠的呼吸情況。當(dāng)其停止呼吸時，轉(zhuǎn)，并檢查小白鼠的呼吸情況。當(dāng)其停止呼吸時，記錄死亡時間（記錄死亡時間（t td d）。）。4.3.2 動物試驗法動物試驗法美國國家航空航天局（美國國家航空

10、航天局（NASANASA）研制的水平管式加）研制的水平管式加熱爐試驗法，其試驗裝置如圖熱爐試驗法，其試驗裝置如圖4-24-2所示。加熱爐加所示。加熱爐加熱速度為熱速度為40K/min40K/min，最高溫度，最高溫度7807801100K1100K。在暴露。在暴露室中放試驗小鼠，暴露室中放試驗小鼠，暴露3030分鐘，測定小鼠停止活分鐘，測定小鼠停止活動時間和小鼠死亡時間。從這些試驗數(shù)據(jù)可判斷動時間和小鼠死亡時間。從這些試驗數(shù)據(jù)可判斷不同材料燃燒煙氣的相對毒性，如表不同材料燃燒煙氣的相對毒性，如表4-54-5所示。所示。4.3.2 動物試驗法動物試驗法4.3.3 生理研究法生理研究法生理研究法就

11、是對在火災(zāi)中中毒死亡者進(jìn)行尸體生理研究法就是對在火災(zāi)中中毒死亡者進(jìn)行尸體解剖，了解死亡的直接原因，如血液中毒性氣體解剖，了解死亡的直接原因，如血液中毒性氣體的濃度，氣管中的煙塵，以及燒傷情況等。的濃度，氣管中的煙塵，以及燒傷情況等。研究表明，在死者血液中，研究表明，在死者血液中，COCO和和HCNHCN是主要的毒性是主要的毒性氣體。在氣管和肺組織中也檢出了重金屬成份，氣體。在氣管和肺組織中也檢出了重金屬成份，如鉛、銻等，以及吸入肺部的刺激物，如醛、如鉛、銻等，以及吸入肺部的刺激物，如醛、HClHCl等。等。4.3.4 毒性評價指標(biāo)毒性評價指標(biāo)（1 1）終點判據(jù)。如在一定的暴露時間內(nèi)，試驗動物的

12、死）終點判據(jù)。如在一定的暴露時間內(nèi)，試驗動物的死亡率、癱瘓（停止活動）率、發(fā)病率等；亡率、癱瘓（停止活動）率、發(fā)病率等；（2 2）毒性指數(shù)）毒性指數(shù)LCLC5050、ECEC5050（或（或ICIC5050）。其中）。其中LCLC5050是指使是指使50%50%動物喪失生命的煙氣濃度，又稱半數(shù)致死濃度；動物喪失生命的煙氣濃度，又稱半數(shù)致死濃度；ECEC5050（或（或ICIC5050）是指使）是指使50%50%動物喪失活動能力和停止活動的煙氣濃動物喪失活動能力和停止活動的煙氣濃度，又稱半癱瘓濃度。度，又稱半癱瘓濃度。（3 3）毒性指數(shù)）毒性指數(shù)LDLD5050。LDLD5050是指使是指使50%50%試驗動物致死的劑量。試驗動物致死的劑量。（4 4）毒性指數(shù)）毒性指數(shù)LTLT5