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火場熱、煙、毒等規(guī)律的探討

作者:于成剛  
評論: 更新日期:2011年03月03日

??? 煙?;馂?zāi)煙氣是火災(zāi)發(fā)生過程中因熱解和燃燒作用形成的產(chǎn)物,是可燃物在燃燒時散發(fā)的含有瓦斯的液體微粒子和固體的煤煙顆粒等形成的懸浮物。煙氣對人的眼睛有很大的刺激作用,使眼睛充血流淚,嚴重的還會造成劇烈疼痛,影響人的視線。另外,煙氣積聚使能見度下降,影響人們的疏散速度。當煙在一般房間中,物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的煙隨熱氣流上升至頂部。煙碰到天花板后向四周水平散開在天花板下作水平運動,當遇到四壁時,即向下運動,但因其溫度仍較下部高,旋即又上浮,逐漸在天花板下面形成一層高溫煙氣層。當煙層底面低于門窗等開口部位時,煙從開口處流出室外,并沿走廊、樓道和開口處進入建筑物的其他部位。煙氣的溫度剛離開火焰時可達1000°C,從密閉起火房間流出的煙氣溫度為600--700°C,房間內(nèi)著火時煙氣向上的速度為2—3m/s,當煙氣充滿房間上部時以0.5—1m/s的速度水平擴散,隨著擴散距離增大,溫度下降,煙粒子下沉。一般認為煙層下降至地面1.5米,即會造成能見度下降,威脅人身安全。

??? 煙的密度與溫度成反比,溫度越高,煙的密度越小。熱煙密度小,就產(chǎn)生向上的浮力,建筑物內(nèi)上部的壓力大于室外壓力,下部的壓力小于室外壓力。當外墻上有開口時,通過建筑物上部的開口,室內(nèi)空氣流向室外;通過下部的開口,室外空氣流向室內(nèi),這種現(xiàn)象就是建筑物的煙囪效應(yīng)。它是由高層建筑物內(nèi)外空氣的密度差造成的,高層建筑的外部溫度低于內(nèi)部溫度而形成的壓力差將空氣從低處壓入,穿過建筑物向上流動,然后從高處流出建筑物,這種現(xiàn)象被稱為正熱壓作用。在低處外部壓力大于內(nèi)部壓力,在高處則相反,在中間某一高度,內(nèi)外壓力相同,即存在一個中性壓力面。煙囪效應(yīng)隨建筑物的內(nèi)部溫度差以及建筑物高度的增加而增加,在火災(zāi)發(fā)生于較低層時,煙囪效應(yīng)對豎井和較高層的煙污染的影響尤為顯著,因此,此時煙從低層上升至高層內(nèi)的潛力更大。由煙囪效應(yīng)造成的壓力差和氣流分布,以及中性壓力面的位置,取決于建筑物內(nèi)分隔物的開口對氣體流動的限制程度。發(fā)生火災(zāi)時,由于燃燒放出大量熱量,室內(nèi)溫度快速升高,建筑物的煙囪效應(yīng)更加顯著,使火災(zāi)的蔓延更加迅速。

??? 毒。近年來,隨著高分子合成材料在建筑、裝修及家具等行業(yè)中的廣泛應(yīng)用,火災(zāi)中煙霧的毒性日趨嚴重。物質(zhì)燃燒時,可能形成主要有害氣體包括:一氧化碳、二氧化碳、氯化氫、氮的氧化物、硫化氫、氰化氫、光氣等。

??? 火場上大多數(shù)可燃物質(zhì)含有碳,當供給的空氣充足時,碳燃燒并生成二氧化碳,但當空氣不足時,便形成危險的一氧化碳。而燃燒區(qū)的空氣通常是不充足的。火災(zāi)初起階段,燃燒產(chǎn)物中不僅有水蒸氣、二氧化碳,而且還有不完全燃燒生成的一氧化碳等其他有害氣體,其中一氧化碳的含量在濃煙中可高達1%。一氧化碳吸入人體后與血紅蛋白結(jié)合成碳氧血紅蛋白,嚴重阻礙血液攜氧及解離能力,形成低氧血癥,引起組織缺氧及碳酸蓄積,形成內(nèi)窒息。一氧化碳與血紅蛋白的親合力比氧大200--300倍,而碳氧血紅蛋白的離解又比氧合血紅蛋白慢3600倍。大量的一氧化碳一旦進入血液,就會干擾氧的傳遞,導致內(nèi)組織中毒,所以當空氣中一氧化碳含量達到1%時,人呼吸數(shù)次后就會失去知覺,1-2分鐘內(nèi)即可死亡。

??? 空氣中正常二氧化碳濃度為0.03%,而火災(zāi)現(xiàn)場則大大超過這一濃度。根據(jù)實驗,二氧化碳在高濃度時有顯著毒性。實驗條例為低氧(5%)狀態(tài)下,用含量為11%二氧化碳即可使實驗動物于60分鐘內(nèi)全部死亡,而單純在低氧(5%)的氣體中,僅能使1/10的動物死亡。
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??? 在現(xiàn)代的裝飾材料中,大量使用聚氯乙烯物質(zhì)。當聚氯乙烯在溫度達到200°C--300°C時即有一半會分解放出氯化氫,而氯化氫在500ppm時就有劇烈的刺激性,在短時間內(nèi)便能致人于死地。這是由于氯化氫通過刺激眼、上呼吸道黏膜而使上呼吸道破壞,形成機械窒息。如果燃燒的是泡沫塑料及化纖織物的原料、中間品、自燃(催化劑)和引發(fā)劑,還會產(chǎn)生光氣、氯氣、氰化氫等劇毒氣體,吸入人體內(nèi)會發(fā)生中毒、窒息等后果。

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