火灾烟气及其理化特性.pptVIP

第五节 火灾烟气及其理化特性 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。 在发生完全燃烧的情况下，可燃物将转化为稳定的气相产物。但在火灾的扩散火焰中是很难实现完全燃烧的。因为燃烧反应物的混合基本上由浮力诱导产生的湍流流动控制，其中存在着较大的组分浓度梯度。在氧浓度较低的区域，部分可燃挥发分将经历一系列的热解反应，从而导致多种组分的分子生成。例如，多环芳香烃碳氢化合物和聚乙烯可认为是火焰中碳烟颗粒的前身，它们在燃烧过程中，会因受热裂解产生一系列中间产物，中间产物还会进一步裂解成更小的“碎片”，这些小“碎片”会发生脱氢、聚合、环化，最后形成碳粒子，图1-11是聚氯乙烯形成碳烟粒子的过程。正是碳烟颗粒的存在才使扩散火焰发出黄光。这些小颗粒的直径约为10～l00nm，它们可以在火焰中进一步氧化。但是如果温度和氧浓度都不够高，则它们便以碳烟(Soot)的形式离开火焰区。 第五节 火灾烟气及其理化特性 图1-11 聚氯乙烯的发烟过程 母体可燃物的化学性质对烟气的产生具有重要的影响。少数可燃物质(例如一氧化碳、甲醛、乙醚、甲酸、甲醇等)的燃烧产物在光谱的“热辐射”范围内（0.4～100μm）内是完全透明的，或以某些不连续波带吸收（或辐射）的，不能呈现连续吸收的黑体或灰体辐射特征。因而，燃烧的火焰不发光，且基本上不产生烟。但在相同的条件下，大部分可燃液体和固体的燃烧时就会明显发烟。 第五节 火灾烟气及其理化特性 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； 可燃物分子结构对碳烟的生成也有较大影响，环状结构的芳香族化合物(如苯、萘)的生碳能力比直链的脂肪族化合物(烷烃)高。 此外，氧供给充分，碳原子与氧生成CO或CO2，碳粒子生成少，或者不生成碳粒子；氧供给不充分，碳粒子生成多，烟雾很大。 第五节 火灾烟气及其理化特性 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： （1-70） （1-71） （1-72） （1-73） 式中，L为光束经过的测量空间段的长度，m；I为该光束离开测量空间段时射出的强度；I/I0为该空间的投射率,%；D0为单位长度的光学密度,1/m；Kc为烟气的减光系数,1/m；B为烟气的百分遮光度,%；VC为能见度,m；R为比例系数。 第五节 火灾烟气及其理化特性 2、烟气的遮光性与能见度 可见光波长λ为0.4～0.7μm。—般火灾烟气中的烟粒子粒径d为几μm到几十μm，由于d2λ，烟粒子对可见光是不透明的。烟气在火场上弥漫，会严重影响人们的视线，使人们难以寻找起火地点、辩别火势发展方向和寻找安全疏散路线。 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度是反光物体的2～4倍。 在消防上，按消光系数的大小对发烟程度进行分级，0Kc0.1时，发烟程度为极少；0.1Kc0.5时，发烟程度为少；0.5Kc1.0时，发烟程度较多；Kc1.0时，为发烟程度多。在火灾情况下，对建筑物内部通道熟悉的人，消光系数的允许临界值为1.0，对内部不熟悉者，应在0.2以下。 第五节 火灾烟气及其理化特性 (二) 刺激性和腐蚀性 烟气中有些气体对人的肉眼有极大的刺激性，使人睁不开眼而降低能见度，因而在火灾中会延长人员的疏散时间，使他们不