【武汉纯水设备www.jsccccs.cn/】氮封水箱的核心目的不是“处理”水，而是保护已经处理好的高品质水（如超纯水、RO渗透水、去离子水等）在储存过程中免受污染。其原理是通过向水箱液面以上的空间（气相空间）充入惰性的氮气，并维持一个微小的正压，从而隔绝空气中的氧气、二氧化碳、灰尘微粒以及微生物。

氮封不是一个单一的设备，而是一个系统，主要由以下几部分组成：

水箱本体：承受微正压的密闭容器。

氮气源：可以是液氮蒸发器、制氮机或氮气瓶组。

压力控制回路：这是系统的“大脑”，包括供氮阀（补充氮气）和排气阀（释放多余压力）。

安全装置：防止系统超压或形成真空的关键设备，如呼吸阀、紧急泄放人孔、破真空阀等。

仪表：用于监测压力、液位、氮气流量等。

关键设计注意事项：

1. 压力控制：这是氮封设计中最精细、最核心的部分。

设定压力范围：通常维持在一个非常低的微正压，一般在100~500 Pa（约10~50 mmH₂O）之间。压力太低无法有效密封，压力太高则增加氮气消耗并对箱体结构要求更高。

控制逻辑：当液位下降或温度降低导致气相空间压力低于设定下限（如80Pa）时，供氮阀应开启，注入氮气补压。当液位上升或温度升高导致压力高于设定上限（如450Pa）时，排气阀应开启，将多余气体（主要是氮气与少量挥发的介质蒸汽）排出至安全地点。

供氮阀和排气阀的响应速度、精度和死区必须匹配。阀门动作应平缓，避免频繁启停（“呼吸”过于频繁），否则会导致氮气浪费和阀门磨损。通常选用自力式压力调节阀或由压力传感器控制的小口径气动阀。

2. 水箱结构与材质

水箱必须是焊接式密闭结构，所有开口（人孔、管口）都应有可靠的密封设计。常规的拱顶敞口水箱不适用。

虽然压力很小，但必须按微正压容器进行设计计算，确保能承受排气阀最高设定压力及安全阀的起跳压力。需考虑最大正压（如夏天暴晒）和最大负压（如快速排空或淋水降温）两种工况。

对于超纯水，箱体内壁应采用高纯度不锈钢（如316L），并进行电抛光（EP） 处理，形成光滑钝化膜，防止离子析出和微生物附着。

3. 安全装置

压力控制回路可能失效（如阀门卡住），必须有独立的安全后备。

呼吸阀：作为主安全装置，其设定压力应略高于排气阀的设定值，略低于供氮阀的设定值。在压力控制阀失常时提供保护。

紧急泄放人孔：是最后一道安全防线，用于处理极端情况（如火灾），其泄放面积远大于呼吸阀，能迅速释放大量压力，防止水箱物理爆炸。决不能只用呼吸阀而省略紧急泄放装置。

破真空阀：防止在异常情况下（如快速排水且供氮故障）水箱被抽瘪。

4. 氮气品质与消耗

氮气纯度：根据水质要求选择。保护超纯水通常要求高纯度氮气（≥99.999%），以防止氮气中的微量氧气、水分、烃类污染物引入水箱。普通工业氮气可能本身就是污染源。

消耗量估算：氮气消耗主要由以下因素决定：

   “呼吸”损耗：液位变化（进出水操作）导致的气体空间体积变化。这是最主要的消耗源，可通过优化工艺操作（如平稳进水）来降低。

温差损耗：昼夜温差导致的气体热胀冷缩。为减少这部分损耗，对水箱进行保温（喷淋、隔热）是非常有效且常被忽视的措施。

系统泄漏：取决于水箱和管道的密封质量。

5. 仪表与监测

压力监测：应在水箱气相空间安装高精度微差压变送器，并将信号远传至控制室，实时监控压力状态，这是判断系统是否正常工作的首要指标。

液位监测：可靠的液位计是必须的。

水质监测：在水箱出口安装溶解氧（DO）分析仪和TOC分析仪，直接验证氮封的保护效果。这是衡量氮封系统是否有效的最终标准。纯水设备，实验室纯水设备,GMP医用纯化水设备，半导体超纯水设备。