火灾烟气的组成及特点

火灾时，发生燃烧的物质组成复杂，火灾环境条件千差万别，所以火灾烟气组成相当复杂。但总体而言，火灾烟气主要由热解或燃烧所产生的气（汽）体、悬浮微粒及卷入的空气组成。

（一）热解或燃烧所产生的气（汽）体

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。例如，碳、氢、磷、硫等燃烧时，可分别生成CO、CO₂、H₂O、P₂O₅、SO₂等，其中CO还能继续燃烧，属于不完全燃烧产物，其他产物则不能再继续燃烧，属于完全燃烧产物。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。

大部分可燃物都是有机化合物，碳和氢是构成它们的主要元素，还可能含有氧、硫、磷、氮等元素。在空气中燃烧，除可以生成上述完全燃烧产物外，如果空气不足或温度较低，还会生成CO、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。例如，木材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；在空气供给充足的条件下燃烧，主要生成CO₂、水蒸气和灰分。木材在不同温度下的热分解产物见表3-1。

表3-1 木材在不同温度下的热分解产物 （%）

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（NO_x）等有毒或有刺激性气体。

例如，将100mg的不同高分子试样在空气流量为0.22L/min，分解温度为500℃，氧气体积分数为21%的条件下分解4min，所收集到的燃烧生成物（mg/g）见表3-2。

表3-2 高分子材料的燃烧生成物 （单位：mg/g）

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（续）

此外，由于燃烧反应是强烈的放热反应，燃烧温度一般都大于1250K。在高温下，燃烧产物会发生离解，重新组合生成新的物质，因此，在实际燃烧中燃烧产物的成分要复杂得多。建筑火灾中常见的可燃物及其主要燃烧产物见表3-3。

表3-3 建筑火灾中常见的可燃物及其主要燃烧产物

（二）热解或燃烧所产生的悬浮微粒

烟气中漂流的热解或燃烧所产生的悬浮微粒，习惯上称为烟粒子。这些微粒通常有游离碳（炭黑）、焦油类粒子和高沸点物质的凝缩液滴等。这些固体或液体的微粒悬浮在气相中，随气体漂流。

火灾烟气中悬浮微粒的直径一般为0.01～10µm，有的也可达几十微米。由于烟粒子的性质不同，在火灾发展的不同阶段，烟气的颜色也有所不同。例如，木材等可燃性固体物质在起火前的阴燃阶段，由于干馏热解，主要产生的是高沸点物质的凝缩液滴粒子，烟通常是白色或青白色，而在着火阶段，主要产生的是炭黑粒子，使烟气呈黑色，形成滚滚黑烟。