1.7 第七节火灾烟气

《消防燃烧学》教案序号1.7课题第二章第七节火灾烟气课时课型理论课一、教学目标及要求（一）教学目标【知识与技能】1.理解火灾烟气的定义及其组成（气相产物、卷吸空气、悬浮微粒和液滴），理解研究火灾烟气的重要意义；2.掌握火灾烟气的产生机理（扩散燃烧不完全、热解形成碳烟颗粒，图1-7）；3.掌握火灾烟气成分的影响因素：可燃物化学组成（表1-19、1-20、1-21）和燃烧条件（表1-22）对烟气成分、发烟量、发烟速率、烟气毒性的影响；4.掌握火灾烟气的蔓延规律：烟气扩散下降（图1-8）、三条蔓延路线及途径，掌握火风压、烟囱效应（式1-24~1-30，正、逆烟囱效应）、外界风（式1-31）、空调系统压差对烟气蔓延的影响；5.掌握火灾烟气的特性：窒息性（表1-23、1-24）、毒性、刺激性、腐蚀性（表1-25）、高温性、流动性、减光性（式1-32~1-36，能见距离）、爆炸性（回燃）；6.掌握火灾烟气对灭火救援的影响（对人员、对疏散、对火灾扑救），掌握烟气对燃烧的阻燃作用、烟气对火情侦察的作用（表1-28）；7.掌握火灾烟气的控制方法：防烟系统（自然通风、机械加压送风）、排烟系统（自然排烟、机械排烟）的原理及防火阀、排烟防火阀的动作温度。本节是《消防燃烧学》第二章"燃烧基础"中的重要内容。统计结果表明，火灾中80%以上遇难者是因吸入大量烟尘及有毒气体昏迷后致死的。火灾烟气具有遮光性、毒性、高温性、蔓延性等特性，研究火灾中烟气的产生、流动规律、控制手段，对减少火灾损失、人员伤亡有着重要意义。本节内容与消防救援实战紧密联系，是理论联系实际的重要一环。【过程与方法】1.通过图1-7（聚氯乙烯发烟过程）理解碳烟颗粒的形成机理；2.结合表1-19（常见可燃物燃烧产物）、表1-20（发烟量）、表1-21（发烟速率）、表1-22（木材热分解产物）分析化学组成与燃烧条件对烟气成分的影响；3.通过图1-8、1-9、1-10和公式1-24~1-31理解火灾烟气在建筑内的蔓延规律，重点掌握烟囱效应的机理及中性面、正/逆烟囱效应的概念；4.结合表1-23、1-24、1-25、1-26、1-27和公式1-32~1-36理解火灾烟气的窒息性、毒性、减光性及其对人体的影响；5.结合泸州"12·26"天然气爆燃事故案例、洛阳东都商厦火灾案例，培养综合运用烟气知识分析火灾伤亡原因的能力；6.通过防排烟系统原理的讲解，掌握火灾烟气控制的实际手段。【情感、态度、价值观】通过本节学习，使学员深刻认识到火灾烟气是火场人员伤亡的首要威胁，牢固树立"防烟控烟、保护人员安全"的消防理念，深刻领会将公共安全治理模式向事前预防转型的重要意义。培养学员科学认识烟气"利"与"弊"（既危害人员又可为火情侦察提供依据）的辩证思维，增强职业责任感和专业素养。（二）教学要求1.识记火灾烟气、能见距离、烟囱效应、正烟囱效应、逆烟囱效应、火风压、发烟速率、减光系数等概念；2.掌握火灾烟气的产生机理及成分影响因素；3.掌握火灾烟气的蔓延规律（烟囱效应及其影响因素）及烟气蔓延的三条路线；4.掌握火灾烟气的六大特性（窒息性、毒性、高温性、流动性、减光性、爆炸性）；5.掌握火灾烟气对人员、疏散、火灾扑救的影响及防排烟系统原理。二、教学重点1.火灾烟气的定义及组成；2.火灾烟气成分的影响因素（化学组成、燃烧条件）；3.火灾烟气的蔓延规律：烟囱效应（正、逆）、火风压、中性面概念，烟气蔓延三条路线及速率；4.火灾烟气的特性：窒息性、毒性、减光性（能见距离）、高温性、爆炸性；5.火灾烟气对人员、疏散、火灾扑救的影响。三、教学难点1.火灾烟气的产生机理（碳烟颗粒的形成过程，图1-7）；2.烟囱效应的原理及中性面位置的估算（式1-24~1-30），正烟囱效应与逆烟囱效应的判别；3.减光系数、能见距离及朗伯-比尔定律（式1-32~1-36）的理解与应用；4.防烟系统与排烟系统的工作原理及防火阀、排烟防火阀的动作温度；5.综合运用烟气知识分析火灾伤亡案例，认识烟气的利弊。四、教学方法与手段本节教学内容以概念、原理和规律为主，公式多（式1-24~1-36）、数据表多（表1-19~1-28）、插图多（图1-7~1-11），教学应注重概念的条理化讲解、原理的深入剖析以及理论联系实际的案例分析。授课全过程使用PPT课件，将烟气的产生、蔓延、特性、控制等内容的结构图、公式、数据表清晰展示；采用讲授法与案例法相结合，插入泸州"12·26"天然气爆燃事故、洛阳东都商厦火灾等典型案例，通过大量的贴近实战的实例（烟气流动方向、烟囱效应、能见距离、回燃等）帮助学员理解抽象概念。教学中注重系统观念的培养：火灾烟气是一个多组分、多危害的复杂体系，应从产生、蔓延、特性、影响、控制全链条理解。同时强调烟气的"利弊"辩证关系——烟气既危害人员生命又可为火情侦察提供依据，应引导学员树立科学、辩证的认识。教学中设置提问、讨论环节（如"为什么高层火灾要重视烟囱效应""为什么疏散指示宜采用自发光型""什么是回燃"），启发学员思考，将理论与火场实际相结合。五、教学过程设计首先，从"火灾中80%以上遇难者因吸入烟尘及有毒气体致死"这一统计数据出发，引出火灾烟气的定义、组成及研究意义；其次，讲解火灾烟气的产生机理（图1-7）及成分影响因素（表1-19、1-20、1-21、1-22）；再次，重点讲解火灾烟气的蔓延规律（图1-8、1-9、1-10，式1-24~1-31，火风压、烟囱效应、外界风、空调系统压差），插入泸州"12·26"案例；第四，系统讲解火灾烟气的六大特性（表1-23、1-24、1-25，式1-32~1-36）；第五，讲解火灾烟气对人员、疏散、火灾扑救的影响（表1-28）；最后，讲解火灾烟气的控制（防烟系统、排烟系统），并进行课堂小结和布置思考题。（一）引言同学们，火灾中最致命的威胁往往不是火焰本身，而是浓烟。统计结果表明，火灾中80%以上遇难者是因吸入大量烟尘及有毒气体昏迷后致死的。火灾烟气具有遮光性、毒性、高温性、蔓延性等特性。那么，火灾烟气是怎样产生的？它含有哪些有毒成分？在建筑中是怎样流动蔓延的？它对我们消防救援工作有什么影响？我们又该如何控制它？这就是本节课要学习的内容——火灾烟气。引导学员回顾前几节所学：燃烧产物、燃烧温度、热量传递。火灾烟气是燃烧产物的特殊表现形式，其产生、蔓延与控制与燃烧条件、热量传递密切相关。带着"烟气怎么来、怎么走、危害多大、怎么控"这四个问题进入本节学习。（二）阐述、分析、推导【板书】第二章燃烧基础【板书】第七节火灾烟气【讲解】物质高温分解或燃烧时产生的固体和液体微粒、气体，连同夹带和混入的空气形成的气流称为火灾烟气。火灾烟气是一种复杂的混合物，包括：①可燃物热解或燃烧产生的气相产物，如未燃燃气、水蒸气、CO、CO2及其他有毒或有腐蚀性的气体；②由于卷吸而进入的空气；③多种悬浮的微小固体颗粒和液滴，如游离碳焦油类粒子、高沸点物质的凝缩液滴等。【板书】一、火灾烟气的产生【讲解】可燃物完全燃烧将转化为稳定的气相产物。但扩散燃烧很难实现完全燃烧。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，从而导致多种组分分子生成。【讲解】例如，多环芳香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1-7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10～100nm，它们可以在火焰中进一步氧化。如果温度和氧浓度都不够高，它们便以碳烟的形式离开火焰区。【板书】二、火灾烟气成分的影响因素【讲解】火灾烟气的成分主要取决于发生热解或燃烧的可燃物本身的化学组成和燃烧条件。【板书】（一）化学组成对火灾烟气成分的影响【讲解】可燃物的化学组成是决定烟气成分、发烟量、发烟速率与烟气毒性的主要因素。无机可燃物多数为单质，在空气中燃烧时，其产物为该单质元素的氧化物。如碳、氢、磷、硫等燃烧时，可分别生成CO、CO2、H2O、P2O5、SO2；氮在一般条件下不参加燃烧反应，呈游离态N2析出，但在特定条件下，氮也能被氧化生成NO或与一些中间产物结合生成NH3、HCN等。【讲解】有机化合物主要元素是碳和氢，还可能含有氧、硫、磷、氮等元素。在空气中燃烧，可以生成CO2、H2O、P2O5、SO2等完全燃烧产物；在空气不足或温度较低，还会生成一氧化碳、醛、酮、醇、醚、羧酸等不完全燃烧产物，这些不完全燃烧产物都有继续燃烧或爆炸的危险。【讲解】塑料、橡胶、纤维等各种高分子材料的燃烧，除生成CO2外，还会生成HCl、NH3、HCN、光气（COCl2）以及氮氧化物（NOx）等有毒或有刺激性气体。建筑火灾中常见的可燃物及其主要燃烧产物见表1-19。【讲解】在相同条件下，不同可燃材料燃烧时发烟量不一样。如建筑中装饰用的聚氯乙烯高分子有机材料，其产生的烟气量为木材的3～5倍；CO、HCHO、H3C-O-CH3、CH3OH等物质燃烧基本上不产生烟气。木材及木制品，当温度达到300℃以上时，随着温度升高，燃烧区分解出的碳质微粒减少，烟气量减少。高分子有机材料，在相对高温时却能产生大量烟气。各种材料产生的烟气量见表1-20。【讲解】在相同条件下，各种可燃材料燃烧时发烟速率不一样。单位时间内单位质量可燃物的发烟量称为发烟速率。木材类在加热温度超过350℃时，发烟速率一般随温度升高而降低。高分子有机材料在相近范围内，则有所提高，而且高分子的发烟速率比木材要大得多，这是由于高分子材料的发烟量大、燃烧速率快所致。（表1-21为各种材料在不同温度下的发烟速率）【板书】（二）燃烧条件对火灾烟气成分的影响【讲解】燃烧条件指环境的空间条件、供热条件和供氧条件。燃烧条件良好，燃烧一般进行得比较完全，生成的产物不能再发生燃烧，这种燃烧称为完全燃烧，其燃烧产物称为完全燃烧产物；反之，燃烧条件不好，燃烧进行得不完全，生成的产物还能再发生燃烧，这种燃烧称为不完全燃烧，其燃烧产物称为不完全燃烧产物。【讲解】如碳素材料在燃烧条件良好时产生的烟气主要含CO2和H2O；在发生阴燃时生成的烟气主要含碳粒和高沸点的液体薄雾，可以再次发生燃烧或爆炸。木材在空气供给充足的条件下燃烧，主要生成CO2、水蒸汽和灰分；在空气供给不足的条件下燃烧，会产生CO、甲醇、丙酮、乙醛、乙酸以及其他干馏产物等。（表1-22为木材在不同温度下的热分解产物）【讲解】在现代建筑中，高分子材料大量用于家具用品、建筑装修、管道及其保温、电线绝缘等方面，一旦发生火灾，高分子材料燃烧不仅迅速，加快火势扩展蔓延，而且还会产生大量有毒浓烟，其危害远远超过一般可燃材料。【板书】三、火灾烟气的蔓延【讲解】建筑火灾中产生的高温烟气，其密度比冷空气小，由于浮力作用向上升腾，遇到水平楼板或顶棚时，改为水平方向流动，这就形成了烟气的水平扩散。这时，如果高温烟气的温度不降低，那么上层将是高温烟气，而下层是常温空气，形成明显分离的两个流动层。实际上，烟气在流动扩散过程中，一方面总有冷空气掺混，另一方面受到楼板、顶棚等建筑围护结构的冷却，温度逐渐下降，火灾烟气也会逐渐下降。火灾烟气在走廊流动过程中的下降状况如图1-8所示。【讲解】高层建筑发生火灾时，火灾烟气蔓延一般有三条路线：第一条，也是最主要的一条，着火房间→走廊→楼梯间→上部楼层→室外；第二条，着火房间→室外；第三条，着火房间→相邻上层房间→室外。蔓延的途径主要有内墙门、洞口，外墙门、窗口，房间隔墙，空心结构，闷顶，楼梯间，各种竖井管道，楼板上的孔洞及穿越楼板、墙壁的管线和缝隙等。【讲解】对主体为耐火结构的建筑来说，造成蔓延的主要原因有：①未设有效的防火分区，火灾在未受限制的条件下蔓延；②洞口处的分隔处理不完善，火灾穿越防火分隔区域蔓延；③防火隔墙和房间隔离墙未砌至顶板，火灾在吊顶内部空间蔓延；④采用可燃构件与装饰物，火灾通过可燃的隔墙、吊顶、地毯等蔓延。【讲解】火灾烟气蔓延速率与烟气温度和蔓延方向有关。烟气在水平方向的扩散流动速率较小，在火灾初期约为0.1～0.3m/s，火灾中期约为0.5～0.8m/s；在垂直方向烟气的扩散流动速率大约为1～5m/s，在烟囱效应作用下可达6～8m/s。影响建筑烟气蔓延速率的因素很多，如烟囱效应、火风压、电梯活塞效应、通风系统通风机的抽压作用以及外界风等。【板书】（一）火风压【讲解】火风压是指建筑物内发生火灾时，在起火房间内，由于温度上升，气体迅速膨胀，对楼板和四壁形成的压力。火风压的影响主要在起火房间，如果火风压大于进风口的压力，则大量的火灾烟气通过外墙窗口由室外向上蔓延；若火风压等于或小于进风口的压力，则烟火便全部从内部蔓延，当它进入楼梯间、电梯井、管道井、电缆井等竖向孔道以后，会大大加强烟囱效应。【板书】（二）烟囱效应【讲解】建筑物内部发生火灾时，室外较冷，室内较热，因此室内气体的密度比外界小，这便产生了使气体向上运动的浮力。高层建筑往往有许多竖井，如楼梯井、电梯井、各种管道及电缆等竖井，在这些竖井内，气体的上升运动十分显著，流速可达6～8m/s，这就是烟囱效应，一种自然的气体流动规律。【讲解】为了进一步讨论烟囱效应对火灾烟气流动的影响，现结合图1-9讨论。首先讨论仅有下部开口的竖井，见图1-9（a）。设竖井高H，内外温度分别为Ts和T0，密度分别为ρs和ρ0，g是重力加速度。假定地板平面的大气压力为P，则建筑高H处内部和外部的压力差为：【板书】△P0s=(ρ0-ρs)·g·H（1-24）【讲解】当竖井内部温度比外部高时，其内部压力也会比外部高。如果竖井的上部和下部都有开口，气体就会向上流动，且在P0=Ps的高度形成压力中性平面（简称中性面）。【讲解】具有连续侧向开缝竖井，中性面位置可用公式（1-25）估算：【板书】HN/H=1/[1+(Ts/T0)^(1/3)]（1-25）【讲解】式中HN—中性面到最低端开口的距离（m）；H—最低端开口到最顶端开口的距离，可近似为建筑物高度（m）。公式（1-25）表明，具有连续侧向开缝竖井，当内外温差不大时，中性面约为建筑物高度的一半，火灾发生后，随着建筑内部温度的升高，中性面将下降。【讲解】具有上下侧向开口的竖井，中性面位置可用公式（1-26）估算，公式（1-26）表明，火灾温度越高，即Ts越大，HN越小，即中性面下移；下部开口面积A1越大，HN越小，即中性面下移。所以，在进行自然排烟设计时，应适当加大竖井底部的开口面积，这样有利于上层的对外排烟。【讲解】通过与前面类似的分析可知，距离中性面任意高度处存在压力差，竖井内部的气体将产生向上或向下的流动。这种在垂直的围护物中，由于气体对流，促使烟尘和气流向上流动或下降的效应，称为"烟囱效应"。根据理想气体状态方程推导，烟囱效应表达式可写为：【板书】△P=P·M·g·h·(1/T0-1/Ts)/R（1-29）【讲解】式中，P—地板平面大气压力（Pa）；M—气体摩尔质量（g/mol）；g—重力加速度（m/s2）；h—距离中性面的高度（m）；T0—外界空气的绝对温度（K）；Ts—竖井中空气的绝对温度（K）；R—通用气体常数，约为8.314J/mol·K。令Ks为比例系数，则公式可改写为：【板书】△P=Ks·(1/T0-1/Ts)·h（1-30）【讲解】从公式（1-30）可以看出，当上下开口的竖井内部温度比外部高时，火灾烟气就会在竖井内向上流动，这种内部气流上升的现象称为正烟囱效应；反之，当竖井内部温度比外部温度低时，火灾烟气就会在竖井内向下流动，这种内部气流下降的现象称为逆烟囱效应。【讲解】从公式（1-30）还可以看出，距中性面的距离越远，压力差就越大，烟囱效应越显著；竖井内外温差越大，压力差也就越大，烟囱效应越显著。【讲解】烟囱效应是建筑火灾中烟气流动的主要影响因素。中性面以下着火，在正烟囱效应的作用下，火灾烟气与建筑物内的空气一起流入竖井，并沿竖井上升，上升到中性面以后，烟气便由竖井流出来，进入建筑物的相应楼层。中性面以上的楼层发生火灾，火灾初期室内火风压较小，由正烟囱效应产生的空气流动可限制烟气的流动，火灾烟将被限制于起火房间；火灾充分发展阶段，如果着火房间的燃烧强烈，热烟气的浮力克服了竖井内的烟囱效应，则烟气仍可进入竖井继而流入上部楼层。【板书】【案例】【讲解】2013年12月26日22时50分许，泸州市江阳区中城商厦（又称摩尔商场）发生一起天然气爆燃事故，导致4人死亡、38人受伤，过火面积约20000m2，直接经济损失约4743万元。事故的直接原因为：燃气公司工人在维修摩尔商场大门外中压管道时，错将中压管道与摩尔商场废弃天然气管道碰接。送气过程中，天然气从中压管道通过废弃天然气管道进入商场，在负一楼熟食操作间大量泄漏，并在商场内负一楼顶部扩散形成爆炸性混合气体，达到爆炸极限，遇电火源引发爆燃。【讲解】此次事故造成4人遇难，其中2人为诚宫宾馆539房间住宿人员，为CO中毒窒息死亡。诚宫宾馆位于总工会大楼5层，总工会大楼位于摩尔商场东北面，地上建筑6层约22.2m，地上建筑均未过火。总工会大楼与摩尔商场地标差约12m，两者有一地下通道相连接，摩尔商场负一层、一层、二层着火后，在烟囱效应的作用下，火灾烟气沿地下通道流向总工会大楼，未被疏散的诚宫宾馆539房间住宿人员吸入有毒的火灾烟气中毒窒息死亡。【提问】请同学们思考：本次事故中，为什么总工会大楼地上建筑均未过火，而诚宫宾馆539房间人员却因CO中毒窒息死亡？这说明了火灾烟气的什么特性？【讲解】因为火灾烟气在烟囱效应作用下沿地下通道流入总工会大楼竖井并向上流动扩散，虽未直接过火，但有毒烟气（CO等）已侵入房间，人员吸入中毒死亡。这充分说明火灾烟气具有毒性、蔓延性，烟气危害可以超越火焰本身，是火场人员伤亡的首要威胁。【板书】（三）外界风的影响【讲解】风的存在可在建筑物的周围产生不同的压力分布，而这种压力分布能够影响建筑物内的烟气流动。建筑物外部的压力分布受多种因素的影响，其中包括风速和风向、建筑物的高度和形状等。若风朝着建筑物吹来，可在迎风面产生较大的静压差，其值可用下式估算：【板书】△P=0.048·u2·(T0/293)（Pa）（1-31）【讲解】式中u—风速（m/min）；T0—环境温度（K）；△P—压差（Pa）。在温度293K、风速7m/s时可产生30Pa左右的压力差，会对建筑物内的烟气流动产生较大的影响。在背风面，风的影响比较小，甚至产生负压，有利于排烟。【板书】（四）空气调节系统造成的压差【讲解】在现代建筑中，为了通风和取暖而安装空气调节系统，其中的管道构成了楼内的通风网络。即使风机不工作，在烟囱效应的作用下，气体也可沿着管道流动。如果建筑物内发生火灾，通风管道将促使火灾烟气在楼内的蔓延。若风机正常工作，还会加剧烟气的蔓延。因此，应当在通风管道上安装阻火阀，以便在火灾时切断着火区与其他部分的联通。【板书】四、火灾烟气的特性【板书】（一）火灾烟气具有窒息性【讲解】在火灾现场，由于可燃物燃烧消耗空气中的氧气，使烟气中的氧含量大大低于人们生理正常所需要的数值，从而给人体造成危害。表1-23列出了不同浓度的O2对人体的影响。【讲解】CO2是许多可燃物的主要燃烧产物。在空气中，含量过高会刺激呼吸系统，引起呼吸加快，从而产生窒息作用。表1-24列出了不同浓度的CO2对人体的影响。【板书】（二）火灾烟气具有毒性、刺激性、腐蚀性【讲解】火灾烟气中常含有CO、CO2、HCN、NOx、COCl2、卤化氢及其醛、醚等多种有毒和刺激性气体。在着火房间等场所，这些气体的含量极易超过人们生理正常所允许的浓度，造成中毒或刺激性危害。有的产物或水溶液具有较强的腐蚀性作用，会造成人体组织坏死或化学灼伤等危害。表1-25列出了常见气体的危险特性及其许可浓度。【讲解】研究表明，火灾中的死亡人员约有一半是由CO中毒引起的，另外一半则由直接烧伤、爆炸压力以及其他有毒气体引起。对火灾死亡人员进行的生理解剖表明，CO和HCN是主要的致死毒气。火灾烟气的毒性不仅来自气体，还可能来自悬浮固体颗粒或吸附于烟尘颗粒上的物质。尸检表明，大多数死者的气管和支气管中含有大量烟灰沉积物、高浓度的无机金属等。【板书】（三）火灾烟气具有高温性【讲解】燃烧能产生大量的热量，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，其携带大量的热量离开燃烧区，其温度非常高，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。【板书】（四）火灾烟气具有流动性【讲解】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轻，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。【板书】（五）火灾烟气具有减光性【讲解】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降低，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Kc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。根据朗伯-比尔定律：【板书】I=I0·exp(-Kc·L)（1-32）【板书】Kc=-ln(I/I0)/L（1-33）【讲解】式中，I—有烟时的光线强度（cd）；Kc—烟气的减光系数（m-1）；L—光源与受光体之间距离（m）；I0—无烟时光源处的光线强度（cd）。上式表明，在相同距离L和一定的光源强度I0下，当受光处的光线强度I下降，则减光系数Kc增加。即烟气中烟粒浓度增加，人的能见距离减小。【讲解】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：【板书】S=R/Kc（1-34）【讲解】式中：S—能见距离（m）；R—比例系数，根据实验数据确定。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。【讲解】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；自发光标志的能见距离比反光标志的能见距离大几倍；前方照明与后部照明之间存在相当大的差别。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公式计算：【板书】反光标志能见距离S=（2～4）/Kc（1-35）【板书】自发光标志能见距离S=（5～10）/Kc（1-36）【讲解】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。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，这势必影响行走速率。实验表明，当减光系数为0.4m-1时，通过刺激性烟气的速率仅是通过非刺激性烟气时的70%；当减光系数大于0.5m-1时，速率降至约0.3m/s，相当于蒙上眼睛时的行走速率。【板书】（六）火灾烟气具有爆炸性【讲解】烟气中的不完全燃烧产物，如CO、H2S、HCN、NH3、C6H6、烃类等，一般都是易燃物质，而且这些物质的爆炸下限都不高，极易与空气形成爆炸性的混合气体。例如，火灾发生在封闭的室内，燃烧一段时间后，室内由有焰燃烧转为阴燃，产生大量不完全燃烧产物，通风条件的突然改变，火灾烟气从室内流出，在室外发生燃烧，形成回燃，造成室内再次形成有焰燃烧。【提问】请同学们思考：什么是回燃？在灭火救援中，打开着火房间门窗时应如何防范回燃？【讲解】回燃是指封闭空间内火灾因通风条件改变，未完全燃烧的烟气与空气混合达到爆炸条件后发生的剧烈燃烧。消防员打开着火房间门窗时应缓慢、低位开启，先用水枪向室内射水降温稀释烟气，并做好防回燃准备，防止扑救不当引发轰燃回燃造成人员伤亡。【板书】五、火灾烟气对灭火救援的影响【板书】（一）火灾烟气对人员的影响【板书】1．火灾烟气会引起人员中毒【讲解】人员在火灾中死亡的原因主要有四种，即吸入烟气死亡、直接烧死、房屋倒塌压死以及逃生失误致死。其中吸入烟气死亡是主要死亡原因。火灾烟气中含有多种有毒物质，除了含有CO和CO2外，还包含氰化氢、卤化氢、氮氧化合物等。研究表明，在火灾初期，当热量的威胁还不是很严重时，有毒气体已成为对火场中被困人员安全的首要威胁。【讲解】在对火灾遇难者的尸体解剖中发现，死者血液中经常含有羰基血红蛋白，这是吸入CO的结果，一些火灾中也有死者血液中含有氰化物。据统计，火灾中约有一半的遇难者是由CO中毒引起的。例如，2000年12月25日，河南省洛阳市东都商厦发生特别重大火灾，死亡309人，起火点在地下二层的家具厅，家具燃烧产生的大量烟气沿楼梯间涌上了顶楼（四楼）的歌舞厅，在很短时间内，即造成众多正在狂欢的人们死亡。事后调查表明，309人全部是因为吸入有毒烟气中毒窒息而亡。【板书】2．火灾烟气会引起人员窒息【讲解】火灾时由于吸入高温烟气，使口腔、喉头肿胀，导致呼吸道阻塞窒息。此外，由于可燃物燃烧消耗空气中的氧气，使空气中氧气含量迅速降低，大大低于人体生理正常所需要的数值，从而给人体造成危害。数据表明，若仅仅考虑缺氧而不考虑其他气体影响，当空气中的氧含量降至10%时就有窒息危险。但是，在火灾中仅仅由含氧量减小而造成危害是不大可能出现的，其危害往往伴随着CO、CO2和其他有毒成分的生成而导致。【板书】3．火灾烟气会引起人员烫伤【讲解】火场烟气温度一般较高（300～800℃），人在火灾情况下的烟气中极易被烫伤。人的皮肤直接接触温度超过100℃的烟气，几分钟后就会严重损伤。人在100℃环境下即会出现虚脱现象，丧失逃生能力。据此有人提出，短时间内人的皮肤接触烟气安全温度范围不宜超过65℃，不过多数人无法在温度高于65℃的空气中呼吸。另外，火灾烟气湿度较大也会造成人的极限忍受能力降低。【讲解】若烟气层高度尚在人的头部之上，这时高温烟气所造成的危害比直接接触高温烟气的危害要低。人员主要受到热辐射的影响，而热辐射强度则是随距离的增加而衰减。一般认为，在层高不超过5m的普通建筑中，烟气层的温度达到180℃以上时便会对人造成威胁。【板书】4．火灾烟气影响人员逃生行为【讲解】火灾烟气对人的行为抑制作用与受灾者对建筑物内的疏散通道熟悉程度有很大关系。对于那些不熟悉建筑物的人来说，火灾烟气会造成心理上的不安。在烟气浓度不断增加的情况下，烟气对眼睛和呼吸系统刺激的增加，呼吸节奏被打乱，增加了恐惧感，精神不能集中，思考力和记忆力下降，往往做出错误判断，不能正确逃生。【板书】（二）火灾烟气对疏散的影响【讲解】在火灾区域以及疏散通道中，常常弥漫着大量的含CO及各种燃烧产物的热烟气。烟气中的SO2、NO、NO2等刺激性气体，给眼、鼻、喉带来强烈刺激，导致视力下降、呼吸困难。由于烟气具有遮光性，以及对眼睛的强烈刺激，使能见距离降低，这给疏散和灭火工作带来很大困难。【讲解】当疏散通道上部被烟气占据时，人们必须弯腰摸索行走，其速率缓慢又不易找到安全出口，还可能走回头路。在大部分被烟气充满的疏散通道中，人们少时停留（如1～2min）就可能昏倒，停留稍长（4～5min以上）就可致死。所以，疏散通道必须设置防排烟设施。实际检测表明，疏散通道中的烟气浓度，当有防排烟设施时，一般为火灾室内烟气浓度的1/100～1/300。【讲解】为保证人员疏散安全，必须保持疏散时人们的能见距离不得小于某一数值，即疏散极限视距Dmin。根据建筑的用途不同和居住人员对建筑物熟悉程度不同，疏散极限视距作如下规定：①住宅楼、教学楼、生产车间，因内部人员固定，对疏散路线熟悉，取Dmin=5m；②各类旅馆、百货大楼、商场，因大多数人员为非固定，对疏散路线安全出口不太熟悉，取Dmin=30m。【板书】（三）火灾烟气对火灾扑救的影响【板书】1．烟气在一定条件下对燃烧有阻燃作用【讲解】从化学平衡的角度看，如果可燃物在一个密闭的房间内燃烧，随着燃烧的进行，燃烧产物的浓度会越来越高，而空气中氧气的浓度越来越少，燃烧速率也随之减慢，当产物的浓度（如CO2、水蒸汽等完全燃烧产物）达到一定程度时，燃烧就会停止。据实验证明，如果空气中的CO2浓度达到30%时，大多数的固体可燃物就不能再发生燃烧。【板书】2．为火情侦察提供参考与依据【讲解】不同的可燃物在不同的燃烧温度、不同的风向条件下，产生的烟气的颜色、气味、浓度、流动方向等也是不一样的。从消防的角度看，根据烟气的不同颜色和气味，往往就可大致辨别出是什么物质在燃烧；根据火场上烟气的流动方向，可大致判断火势蔓延方向和寻找火源；根据烟气的温度、浓度等特征，可大致判断燃烧速率和火灾发展阶段。表1-28列举了部分物质燃烧时生成烟气的特征。【板书】3．烟气流动有造成新的火源和促使火灾发展、蔓延的危险【讲解】火灾时，由于烟气的温度很高，又具有升腾的特征，因此烟气流到哪里，哪里就会聚热升温，极易起火燃烧。特别是可燃结构，如吊顶、隔墙等，在高温烟气的作用下具有受热自燃的可能，如果烟气中本身含有可燃气体（如CO等），且烟气温度在500℃以上，在流经途中接触新鲜空气，就可能发生继续燃烧或爆炸；即使烟气中不含可燃气体，如果烟气温度很高，在流经途中，能把可燃物加热，使其剧烈分解释放出可燃气体，造成新的起火点，甚至引起火场上未着火的远离起火点的可燃物迅速分解着火而形成轰燃。【板书】六、火灾烟气的控制【讲解】为减少火灾烟气对灭火救援的影响，建筑物通常设有防排烟系统，防排烟系统是防烟系统和排烟系统的总称。防烟系统的作用是把火灾烟气控制在划定的防烟分区内，不让它扩大蔓延到其他区域，防止建筑内大面积的受害，减小救人救灾的难度。排烟系统的作用是及时地把烟气排出建筑外，使疏散人员、救灾人员不被烟火所困，减少人员伤亡和财产损失，为救人灭火创造有利的条件。【板书】（一）防烟系统【讲解】防烟系统的设计应根据建筑物的高度、使用性质等因素，采用自然通风系统或机械加压送风系统。自然通风是通过热压和风压作用进行的通风。室内外空气存在温度差、窗户开口之间存在高度差就会形成热压差，室外气流在建筑物迎风面和建筑背风面形成风压差，热压差和风压差就会引起自然通风。【讲解】机械加压送风系统是采用机械送风的方式通过送风系统将足够的新鲜空气送入建筑物的楼梯间、前室、避难层（间）等空间，使其压力高于建筑物其他部位的压力，从而阻止火灾烟气侵入楼梯间、前室、避难层（间）等空间的系统。在通风、空调系统的送回风管上安装有防火阀，平时处于开启状态，当管道内气体温度达到70℃时自动关闭，防火阀关闭后相应区域送风系统将停止工作。【讲解】消防救援人员在人员疏散、物资疏散、组织内攻等作业时要随手关闭防火门，并设置挡烟垂壁，