火灾烟气毒性评价和预测技术研究

总结火灾烟气毒性的评价与预测技术,对火灾烟气毒性评价和预测技术研究的国内外现状进行综述。介绍火灾烟气毒性评价和预测技术在材料产烟毒性危险性评价和性能化评估中的应用现状;比较动物动态染毒与静态染毒法对材料毒性评价的影响;通过分析存在的问题提出了烟气毒性评价与预测技术的未来研究方向。国内外研究表明,火灾烟气中各组分的毒性作用并非简单的加合协同作用,可能起拮抗作用,实际火灾中造成死亡的原因往往是亚致死效应使人丧失逃逸能力引起,现有的毒性数据与真实火灾烟气毒性及对人的作用均存在差别,因此,需通过采用火灾烟气毒性评价与预测技术进行相关研究,建立火灾中人员丧失逃逸能力的毒性指标和判据。     

火灾烟气毒性的定量评价方法评述

火灾烟气毒性定量评价是毒理学研究的一个新兴领域.烟气毒性与建筑材料、燃烧条件、烟气毒物在建筑物内的传播规律及暴露时间有关,这些都是传统毒理学评价方法难以解决的问题.烟气毒性定量评价的目的是通过建立数学模型,以最少的动物试验,从宏观上更加定量化、系统化地评价和预测火灾烟气毒性.本文介绍了国外火灾烟气毒性定量评价的标准、烟气定量评价的数学模型,评述了这些模型的适用范围和优缺点,分析了火灾烟气毒性定量评价的发展方向.     

可燃材料火灾中的毒性评估方法

建筑火灾中致人死亡的因素除了热以外 ,更多的是因为烟气的毒性。为此 ,重点介绍了几种常用的烟气毒性的评估方法 ,并对这几种评估方法进行了比较。基于对这些评估方法的描述 ,阐明了烟气毒性研究未来的发展方向。     

基于因子分析的电缆烟气毒性评估

<正>火灾条件下电缆燃烧烟气的毒性分析对于电缆火灾安全研究非常重要。为了研究典型电缆燃烧烟气的组分及毒性大小定量,通过搭建试验装置并进行实验研究。对采集的实验数据采用FED模型进行了烟气的毒性评价,并进一步采用因子分析法对组分烟气数据进行分析。分析结果表明,基于因子分析法的烟气毒性评价方法与FED模型分析结果趋于一致,但此方法可以揭示出更多有用信息用以指导电缆火灾危险性评价。研究为电缆燃烧烟气的毒性效应评价提出了一种新的思路。     

火灾烟气危害定量评价模型THVCH及其应用

为更加准确地评价实际火灾烟气的危害性,针对以往烟气毒性定量评价方法N-GAS和FED模型的不足,提出了一种新的火灾烟气危害性定量评价模型THVCH(Toxicity,Heat and Visibility Comprehensive Harmfulness)。实际火灾烟气的危害包括烟气毒性和烟气高温辐射。两者都具有时间累积效应,人员在火灾环境中的暴露时间越长,所受到的伤害越大。烟气的遮光性是影响火场中人员暴露时间的重要因素,低能见度下人员疏散所需要的时间是高能见度的3.8倍。THVCH模型在考虑烟气毒性的同时兼顾了能见度对人员暴露时间的影响以及高温辐射对人体的伤害。以重庆开县5.5火灾为工程背景,运用大涡模拟技术对其火灾过程进行数值重构。在此技术上采用N-GAS、FED和THVCH模型对不同阶段的火灾危害性进行了评价,证明了火灾烟气危害评价中考虑能见度和高温辐射的必要性。     

公共大空间建筑生化恐怖模式和通风技术分析

公共大空间建筑生化恐怖模式主要有制造火灾产生毒性气体、爆炸毒气弹分散毒性物质和人工直接布洒毒性物质。分析表明:火灾烟气受热浮力作用,在建筑物上部出现明显的烟气层,采用自然或机械排烟能有效地减缓或控制烟气层下降;爆炸分散毒性物质,除了爆炸点周边区域外,毒气扩散受热气流诱导,以及浓度差引起的运动;不考虑室内对流气流的影响,人工布洒毒性物质产生的毒性气体,其扩散主要是由浓度差引起的。不同类型恐怖袭击产生的毒性气体受室内对流气流的控制,合适的通风方式能够控制毒性气体的扩散和输运过程。但能否采用某一形式的通风系统兼备防范不同类型的恐怖袭击,需要对通风系统的通风量、气流组织和控制方式做更深入的研究。     

室内织物火灾烟气危害性分析

室内织物因其容易点燃、燃烧速度快、蔓延迅速等燃烧特性,对室内火灾的发生、发展蔓延及火灾危害都有重要影响.在低强度热源加热条件下,研究了几种常见室内织物如牛仔裤、化纤运动裤、棉布床单、混合织物等温度变化、火灾烟气危害性及喷水对热解烟气的影响.结果表明,棉类织物在低强度火源引燃后烟气毒害成分主要为CO、NOx、SO2,3种毒性气体在7～ 10 min超过人体允许极限值,喷水降低了烟气毒性成分的生成速度与生成量,如牛仔裤热解烟气中CO、SO2的超标时间分别增加了约4min、7 min,NOx则未超标;化纤类织物热解气体超标主要毒性成分为CO、SO2,喷水有利于化纤等聚合物熔融物的流动,在一定程度上反而加快了热量传递,热分解速度加快,有毒有害气体的生成量和产生速度增加.如加水后化纤运动裤热解烟气中,CO超标时间提前了10 min,SO2、NOx烟气也在20 min左右出现了超标情况.     

建筑火灾烟气危害及其控制措施

本文分析了火灾烟气危害及其研究现状,给出了常见的建筑材料在火灾中的特性,重点给出了其火灾烟气情况,利用气象色谱仪对常用建筑材料火灾时的烟气生成情况进行了实验研究,结合实验结果分析提出了影响建筑材料发烟情况的因素及抑制烟气危害的措施,给出了我国在这方面的思考.     

纵向通风下坡度隧道火灾烟气特性数值模拟研究

为探讨纵向通风情况下坡度隧道火灾烟气的温度分布、回流长度等特性参数,运用火灾动力学模拟软件FDS建立一个长为500 m的公路隧道模型,对不同坡度、不同纵向通风速率的20组火灾工况进行模拟研究,通过分析各工况的模拟结果,并结合前人在隧道火灾烟气特性研究方面的成果,得到火灾情况下隧道内烟气的纵向温度分布规律、隧道拱顶温度变化规律、温度偏移及烟气回流长度变化规律等。     

风速对高层全开口楼梯间烟气蔓延的影响

采用BIM和Pyrosim火灾模拟软件，建立火灾模型，针对不同火灾场景烟气蔓延特性及温度、CO质量分数分布规律进行研究，剖析不同风速对全开口楼梯间烟气蔓延特性的影响。结果表明：火灾发生时，风速一定的情况下，随着楼梯间开口数量的增多，烟气蔓延高度增加，但温度和CO质量分数逐渐降低，有效降低了人员疏散的危险性；当开口数量一定时，风速的存在会提高楼梯间烟气温度，改变楼梯间内烟气运动轨迹，使烟气在底层及楼梯间出口处大量聚集，增大人员疏散难度。研究结果可为高层建筑预防火灾蔓延、合理设计人员疏散路径、保证人员疏散安全提供参考。     

模拟火灾中柔性有机堵料的热解性质及烟气研究*

为探究在高温下柔性有机堵料的热解特性及热解烟气成分，采用元素分析和热重(TG)分析测试方法，对2种柔性有机堵料的组成及热解性质进行对比研究，并通过烟箱和烟气分析仪模拟火灾中常见的热辐射环境，研究模拟火灾环境中2种柔性有机堵料有毒有害气体的释放情况及释放规律。研究结果表明:2种柔性有机堵料均有较好的耐火性能；在模拟火灾的热辐射环境中，2种柔性有机堵料均释放多种有毒有害气体，且大部分气体在受热辐射后10~75 min时间范围内释放，并主要集中在30~50 min时间范围内；2种柔性有机堵料样品所释放的气体组分种类大致相同但各组分含量有着较大的差异，可能与2种柔性有机堵料成分组成种类相似，但各组分含量比例不同有关。     

典型结构走廊火灾烟气流场的数值模拟研究

选取条形、L形、T形和环形走廊4种典型建筑结构为研究对象,使用火灾模拟软件FDS对4种典型结构的走廊发生火灾时的烟气流动规律进行了分析。初步得出建筑结构对于火灾烟气的流动和温度分布的影响:对于有封闭转角处的L形和环形走廊,转角处受到建筑封闭结构的阻碍和反浮力作用,热烟气易积聚;而无论何种形式的走廊,都会由于壁面限制和反浮力作用造成走廊末端热烟气的积聚;T形走廊交叉口处流通性较好,相对安全;这些容易造成烟气积聚的走廊转角和走廊末端的温度也会有所上升,而现在很多连接走廊的疏散楼梯都设置在走廊两端,反而不利于人员疏散。因此这些地方应引起重视,加强防火排烟措施。     

某地下商场防火分区划分对人员安全疏散的影响研究

防火分区面积、人员疏散距离、疏散宽度等方面难以满足现有消防规范的要求是目前大型复杂建筑消防设计中经常遇到的问题。利用火灾安全工程学进行性能化分析是解决这类问题的一种方法。防火分区面积大小不仅会影响到烟气的控制效果，同时也会引起人员疏散距离和疏散宽度要求的变化。因此防火分区的划分应该和人员疏散结合起来综合优化考虑。本文主要针对一个地下商场的防火分区划分问题，进行了烟气运动和人员疏散的模拟计算，比较两种防火分区划分方法的优缺。     

大型综合购物广场中庭火灾烟气的数值模拟

中庭火灾的烟气流动与控制数值模拟是性能化消防设计的关键。借助Fluent软件,以广州某广场中庭为实例,考虑火源位置和补风口位置两因素,设计了不同的中庭类建筑火灾场景,并建立了数值模型。结果表明:当补风口稍高于火源时,不仅对火源的影响较小,还有利于烟气的排出;烟气中的CO向远距离处迁移时浓度变化较小;发生火灾时,中庭底部烟气的毒性危害高于烟气的高温危害。     

商业区与轻轨站厅开口处防火分隔失效时人员安全疏散评估

针对相连接部位开口处的防火分隔失效时人员能否安全疏散进行评估,研讨人员安全疏散评估过程中所采用的定性分析和定量分析方法。以某商场与轻轨站相连接开口处为例,考察当防火分隔耐火性能失效后,商场内人员和轻轨站的人员能否从火灾中得以安全疏散;通过火灾模拟的方法,采用BuildEvac和FDS软件分别对火灾时人员疏散状况和火灾烟气的蔓延情况进行人员疏散模拟和火灾烟气运动模拟。根据模拟计算结果,对商场内人员和轻轨站人员的安全性进行详细分析和讨论,从而得出实例评估结论:当排烟系统正常工作时,即使防火分隔(防火卷帘)失效,火场环境对商业区和轻轨站的人员生命安全在整个疏散过程中均不会构成威胁,所有人员都能安全疏散到安全地点。     

水喷淋对仓库火蔓延及烟气输运影响的数值模拟

以某仓库作为工程背景，采用多维数值模拟研究水喷淋对火灾火蔓延及烟气输运的作用和影响。分别对该仓库在无水喷淋、水喷淋及时启动以及水喷淋延时动作的三种情况进行了较为详细的计算。模拟结果表明，无水喷雾时，该仓库的火蔓延速度逐步加快，热烟气层从顶棚附近逐步下降到地面附近；水喷雾及时启动时，火蔓延被有效抑制，热烟气层仅停留在顶棚附近；水喷淋延时动作时，火已经蔓延到较大区域，货物处于高温区，热烟气层下降到地面附近，虽然火被水喷淋系统扑灭，但货物已受到高温和烟气的危害。模拟结果为同类型仓库设计水喷淋系统的必要性提供了科学依据，同时也论证了确保水喷淋系统完整好用的重要性。