《建筑火灾烟气流动规律与控制技术 (2).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑火灾烟气流动规律与控制技术 (2).doc（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、建筑火灾烟气流动规律与控制技术消防0901 黄锦林 1208081009一、火灾与火灾烟气1、火灾（1）火灾是指在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。人类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。所以说人类使用火的历史与同火灾作斗争的历史是相伴相生的，人们在用火的同时，不断总结火灾发生的规律，尽可能地减少火灾及其对人类造成的危害。（2）火灾根据可燃物的类型和燃烧特性，分为A、B、C、D、E、F六类。 A类火灾：指固体物质火灾。这种物质通常具有有机物质性质，一般在燃烧时能产生灼热的余烬。如木材、煤、棉、毛、麻、
2、纸张等火灾。 B类火灾：指液体或可熔化的固体物质火灾。如煤油、柴油、原油，甲醇、乙醇、沥青、石蜡等火灾。 C类火灾：指气体火灾。如煤气、天然气、甲烷、乙烷、丙烷、氢气等火灾。 D类火灾：指金属火灾。如钾、钠、镁、铝镁合金等火灾。 E类火灾：带电火灾。物体带电燃烧的火灾。 F类火灾：烹饪器具内的烹饪物（如动植物油脂）火灾。（3）扑救措施扑救A类火灾可选择水型灭火器、泡沫灭火器、磷酸铵盐干粉灭火器，卤代烷灭火器。 扑救B类火灾可选择泡沫灭火器(化学泡沫灭火器只限于扑灭非极性溶剂)、干粉灭火器、卤代烷灭火器、二氧化碳灭火器。 扑救C类火灾可选择干粉灭火器、卤代烷灭火器、二氧化碳灭火器等。 扑救D类火
3、灾可选择粉状石墨灭火器、专用干粉灭火器，也可用干砂或铸铁屑末代替。 扑救E类带电火灾可选择干粉灭火器、卤代烷灭火器、二氧化碳灭火器等。带电火灾包括家用电器、电子元件、电气设备(计算机、复印机、打印机、传真机、发电机、电动机、变压器等)以及电线电缆等燃烧时仍带电的火灾，而顶挂、壁挂的日常照明灯具及起火后可自行切断电源的设备所发生的火灾则不应列入带电火灾范围。 扑救F类火灾可选择干粉灭火器。2、火灾烟气（）定义美国试验与材料学会(ASTM)给烟下的定义：某种物质在燃烧或分解时散发出的固态或液态悬浮微粒和高温气体。NFPA92B对烟气的定义：是在上述定义之外，加上“以及混合进去的任何空气”，这种定义
4、可能对烟气控制更有用。概括起来，烟气由三类物质组成：燃烧物质释放出的高温蒸气和有毒气体；被分解和凝聚的未燃物质；被火焰加热而带入上升气流中的大量空气。（）火灾烟气的危害性主要表现在毒害性、减光性和恐怖性三个方面。 a) 火灾烟气的毒害性。火灾烟气的毒害性首先是使受灾人员或扑救人员直接中毒死亡，其次是受灾人员或扑救人员因缺氧或一氧化碳中毒晕倒后而被火烧死。具体表现在以下四个方面。i. 首先，烟气中的含氧量往往低于人们生理正常所需要的数值。当空气中的含氧量降低到15时，人的肌肉活动能力下降，降到1014时，人就四肢无力，智力混乱，辨不清方向，降到610时人就会晕倒。所以，对于处在着火房间内的人们来
5、说，氧的短时致死浓度为6，也就是说，当着火房间内气体中的含氧浓度低于6时，在短时间内人们将因缺氧而窒息死亡，但也会因失去活动能力和智力下降而不能逃离火场最终被火烧死。在实际的着火房间中氧的最低浓度可达到3左右，可见，在发生火灾时人们不及时逃离火场是很危险的。ii. 其次，烟气中含有各种有害气体，而且这些气体的含量超过了人们生理正常所允许的最低浓度，就造成中毒死亡。iii. 对火灾烟气中的烟和毒性气体开展研究已成为当今世界消防科学研究的重要课题。美国科学家洛理博士发现，火灾烟气中所存在的游离基中间气态物质其危害性比一氧化碳还要大。人或动物吸收了游离基肺部将发生游离基反应，肺部表面迅速扩张而降低肺
6、的吸氧功能，导致缺氧。火灾受害者的游离基反应将持续至少两个星期，长者可达两个月左右。近年来，随着离分子合成材料在建筑、装修以及家具制造中的广泛应用，火灾所生成的毒性气体的危害更加严重。iv. 第三、烟气中的悬浮微粒也是有害的，危害最大的是颗粒直径小于10微米的飘尘，它们肉眼看不见，飘游在空气中，当呼吸进人体肺部时，粘附并聚集在肺泡壁上，可随血液送至全身，引起呼吸道疼痛，增大心脏病死亡率。v. 第四、火灾烟气具有较高的温度，这对人们也是一个很大的危害。在着火房间内，烟气温度可高达数百度，地下建筑中火灾烟气温度可高达1000以上。人们对高温烟气的忍耐性是有限的。在60时可短时忍受，在120时15分
7、钟内就将产生不可恢复的损伤；烟气温度进一步提高，损伤时间更短，140时约为5分钟，170时约为1分钟，而在几百度的高温烟气中是一分钟也无法忍受的。b) 火灾烟气的减光性。可见光波长为0407um（微米），一般火灾烟气中烟粒子直径d为几微米到几十微米，即d2（可见光波长），这些烟粒子对可见光是不适应的，即对可见光有完全的遮蔽作用。当烟气弥漫时，可见光因受到烟粒子的遮蔽而大大减弱，能见度大大降低，这就是烟气的减光性。同时，加上烟气中的有些气体对人的肉眼有极大的刺激性，如HCL、NH3、HF、SO2、CL2等等使人睁不开眼，从而使人们在疏散过程中的行进速度大大降低。i. 普通人的视力可能达到的范围称
8、为能见距离或视程。当发生火灾时，疏散通道上的能见距离在整个疏散过程中都应给予保障，这个保证安全疏散的最小能见距离称为极限视程。但是，由于烟气的减光性，在发生火灾时的疏散通道或火场上实际能达到的能见距离将远小于极限规程，这就是人们在火灾烟气中的行进速度大大降低。所以，烟气的减光性不仅妨碍迅速疏散活动，增加中毒或烧死的可能性，成为毒害性的帮凶，而且也妨碍正常的扑救活动。c) 火灾烟气的恐怖性。发生火灾时，特别是发生爆燃时，火焰和烟气冲出门窗孔洞，浓烟滚滚，烈火熊熊，使人们产生了恐怖感，常常给疏散过程造成混乱，使有的人失去活动能力，有的甚至失去理智，惊慌失措，造成人员挤死或踩伤的严重后果。如1994
9、年12月8日新疆克拉玛依市友谊馆特大火灾，入口处的门本来是开着的，但被冲击波推倒的人、被相互推拥绊倒的人堆在一起，人摞人，谁也出不来，造成特大惨剧。又如1994年11月27日发生在辽宁阜新艺苑歌舞厅的特大火灾，在人们听到有人喊“着火了！快跑吧！”的刹那间，黑压压的人群潮水似地涌向北门。舞厅里发出撕心裂肺般的哭叫，一种地狱的恐怖突然笼罩下来，求生的欲望使人们拥挤、踩压更加猛烈，致使众人层层叠叠，层层交织，谁也动弹不得，眼睁睁地看着浓烟逼过来，火在头上的棚顶烧过来，造成一场建国以来罕见的死亡233人的惨重大火。二、大空间中庭火灾1、大型建筑物内的烟气流动过程（1）起火间里的烟气流动 起火间产生的烟
10、气温度相当高，由于浮力使烟气上升。气体的上升引起大量的冷空气与上升烟气混合，这种由高温有毒气体及卷吸的冷空气组成的混合气体在火焰上方立即升起，形成可见烟柱。 吸入冷空气为进一步的燃烧提供了氧气，同时也降低了烟柱温度，燃烧不完全，就产生了固态和液态的悬浮物，形成颜色不一的烟灰。房间里上升的烟柱遇到顶棚后向四周迅速散开，形成一层薄簿的烟气层或“顶棚射流”，直到碰到房间的边界后开始向整个房间扩散。在起火间的烟气还未扩散至相邻空间之前，房间的几何图形、火灾发生的位置和大小、火灾附近房间开口情况以及房间边界的热特性等诸多因素都会影响火灾烟气的流速。（2）起火间以外的烟气扩散 火灾生成的高温烟气在整个起火
11、间内扩散，当烟气浓度和温度达到一定值时，高温烟气开始通过房间开口向外扩散。如果房间开口上装有玻璃，烟气向外扩散的速度将被延迟，直到玻璃由于热应力炸裂。（3）开口处的烟气流动 1)沿着开口边缘上升，并形成烟柱直接蔓延至中庭； 2)气流沿着开口处的阳台或其它水平凸出物经过阳台边缘形成烟柱蔓延至中庭。 3)如果在开口处有挡烟垂壁或在阳台处有向下凸出物，那么当烟气绕过障碍物向上升时，会发生额外的空气卷吸。卷入流动烟层的额外空气将影响以后在中庭内上升的烟柱。如果在阳台上没有挡烟垂壁或向下凸出物，就不会发生空气的额外卷吸。（4）中庭内的烟气流动 当烟气蔓入中庭时，形成的烟柱通常被称为“溢流”烟柱，一般有以
12、下两种形态： 1)自由烟柱烟气绕过阳台等水平凸出物，向空间喷射，使形成的烟柱在没有任何阻拦的情况下向上升腾，造成了大面积的空气卷吸(见图4A)。 2)粘附烟柱烟柱上升时直接沿着房间开口上的垂直表面上升(见图4B)： 2、烟气控制方法一般高层建筑，烟气控制的方法通常是阻止或抑制火灾烟气从着火点向四周扩散，而中庭建筑烟气控制的方法是直接将烟气安全排出。因而，通常认为有两类典型的烟控系统即加压系统和排烟系统。美国供暖制冷空调工程师学会(ASHRAE)和美国全国消防协会(NFPA)对中庭烟控系统的定义是：用单一或组合的方法减少烟的产生和限制烟气流动的工程系统。烟气控制系统的目的是减少人员伤亡和财产损失。减少烟气产生的方法有：安装自动喷水灭火系统，限制建筑结构中以及堆放在中庭地面的可燃材料数量。限制烟气流动的被动方法有设置挡烟垂壁或防烟卷帘，阻止烟气侵入相邻空间和疏散通道，另一被动的方法是允许烟气在人员疏散时充满中庭的上部空间。后一方法只能用在大体积空间。当采用被动烟控方法、而人员疏散时间不足时，通常使用主动烟控方法，即采用上层机械排烟系统以保持烟层高于疏散的人员，直到他们安全撤离，该排烟系统减少了烟层界面下降的速率。
