消防燃烧学：火灾烟气的性质与安全疏散

（一）火灾烟气具有毒性

火灾中可燃物往往燃烧不完全，其燃烧产物非常复杂。火灾烟气中常含有CO、CO₂、氰化氢、卤化氢、氮的氧化物、光气及其醛、醚等多种有毒物质，尤其是聚合物燃烧时产生的有毒物质更多。研究火灾烟气的毒性常用动物实验法和气体分析实验法。表3-14列出了多种气体的毒性，并按毒性逐渐增大顺序排列。但关于人的实验数据无从查阅，甚至关于灵长目动物的资料也相当缺乏，表中的估计值LC₅₀（ppm）表示在给定的时间内，这种浓度的气体能导致50%的暴露者死亡。多种气体的共同存在可能加强毒性，但目前综合效应的数据十分缺乏，而且结论不够一致。

表3-14 多种有毒气体的毒性顺序

（二）火灾烟气具有高温性

火灾是一种特殊的燃烧形式，燃烧都能产生大量的热。热量以热传导、热辐射及热对流的形式向外传递。火灾烟气是燃烧或热解的产物，在物质的传递过程中，其携带大量的热离开燃烧区，温度非常高，火场上火灾烟气往往达到300～800℃，甚至超过多数可燃物质的热分解温度。

（三）火灾烟气具有流动性

相同温度下，火灾烟气的密度一般比空气的密度大，特别是合成树脂类物质所产生的烟气比空气重。但因体积受热膨胀，火灾烟气的实际密度比周围空气要低，导致向上升腾，具有流动性。在建筑火灾中，门、窗、走廊、楼梯、管道、孔洞等是烟气流动的主要途径。火灾烟气在流动过程中能加热流经途中的可燃物，使可燃物受热分解从而发生着火，促使火势迅速蔓延。

（四）火灾烟气具有减光性

由于火灾烟气中存在大量的悬浮固体和液体烟粒，具有较强的减光作用，使火场中的能见距离明显缩短，从而影响人员的安全疏散，阻碍救援人员接近着火点和救人。火灾烟气的减光作用可以用减光系数K_c来表示。当可见光通过烟气层时，烟粒使光线的强度减弱，光线减弱的程度与烟粒的浓度有函数关系。烟气减光作用测量装置示意图如图3-1所示。

图3-1 烟气减光作用测量装置示意图

设光源与发光物体之间距离为L（m），无烟时受光物体处的光线发光强度为I₀（cd，坎德拉），有烟时光线发光强度为I（cd）。根据朗伯—比尔定律得

I=I₀exp（-K_cL） （3-1）

K_c=-ln（I/I₀）/L （3-2）

式中 K_c——烟气的减光系数（m^-1）；

L——光源与受光体之间距离（m）；

I₀——有烟时光源处的发光强度（cd）。

上式表明，在相同距离L和一定的光源发光强度I₀下，当受光处的发光强度I下降时，减光系数K_c将增加，即烟气中烟粒浓度增加，人的能见距离减小。能见距离指的是人们在一定环境下刚刚看到某一个物体的最远距离，它与减光系数的关系式可表示为

S=R/K_c （3-3）

式中 S——能见距离（m）；(www.xing528.com)

R——比例系数，根据实验数据确定；

K_c——烟气的减光系数（m^-1）。

由于火灾烟气的减光作用，人们在火场中的能见距离必然下降，这会对安全疏散造成严重影响。当能见距离降到3m以下时，逃离火场就十分困难。

进一步的研究表明，人的能见距离与火灾烟气的颜色、物体的亮度、背景亮度及人对光线的敏感度都有关。在白色的烟气中人的能见距离较低，这主要原因是：①由于光的散射率较高造成的。②自发光标志的能见距离约比反光标志的能见距离大几倍。③前方照明与后部照明之间存在相当大的差别。④背景光的散射可大大减低发光物的能见距离。对于建筑中的自发光标志和反光标志，其能见距离可近似用以下两式计算

反光标志能见距离 S=（2～4）/K_c （3-4）

自发光标志能见距离 S=（5～l0）/K_c（3-5）

式中 S——能见距离（m）；

K_c——烟气的减光系数（m^-1）。

由此可见，火灾情况下的安全疏散指示标志采用自发光型较好。

有关室内装饰材料中反光型饰面材料的能见距离和不同功率的电光源标志的能见距离分别见表3-15和表3-16。

表3-15 反光型饰面材料的能见距离 （单位：m^-1）

表3-16 不同功率的电光源标志的能见距离 （单位：m）

此外，人的能见距离还与火灾烟气的刺激性有关。在浓度大且刺激性强的烟气中，眼睛不能长时间睁开，不能较好的辨别方向，这势必影响行走速度。实验表明。当减光系数为0.4m^-1时，通过刺激性烟气的速度仅是通过非刺激性烟气时的70%；当减光系数大于0.5m^-1时，速度降至约0.3m/s，相当于蒙上眼睛时的行走速度。

【思考与练习题】

1.名词解释：火灾烟气、能见距离。

2.火灾烟气是如何产生的？

3.火灾烟气的成分有哪些？

4.火灾烟气有哪些性质？