膜分离制氮装置讲解
膜制氮操作方法
温控仪氮气分析仪电流表电源指示工作指示暖风机取样压力取样调压取样流量计氮气切换阀空气PERMEA柏美亚Prism 普里森膜一、膜分离制氨概述：膜分离制氮机采用美国柏美亚(PERMEA)公司制造的普里森(PRISM)膜分离技术，可以从空气中分离并回收氮气，压缩空气作为原料气通入膜分离制氮机后，可以很快生产出合格的氮气，该机操作简便，维护工作量少，运行稳定可靠，近二十、三十年来，在世界上得到很快的发展，有人将膜技术的应用称为“第三次工业革命”膜技术在为人类带来巨大的利益。
二、典型用途2．1 冶金和金属工业粉末冶金烧结过程的保护气，光亮退火，淬火加热渗氮共渗，软氮化，氮基气氮垫处理的氮源，复合吹氮炼钢，炼钢转炉密封，连铸、连轧，钢材退火保护气氮等。
2．2 化学和石油化工业吹洗容器，管道和隔离室。
合成纤维纺线，设备防腐催化剂再生，石油分馏，氮肥原料，触煤保护轮胎的生产等。
2．3电子工业大规模集成电路，彩色与黑白显像管，电视机与收录机零部件制造半导体和电器用气体，电子元件生产和激光打孔的氮基气象。
2．4食品工业食品包装用的气体，酒、啤酒、果汁贮存与清除，粮油食品、茶叶、中草药的常温贮藏及抑制害早虫，水果、蔬菜在适宜温度下的长期保鲜等。
三、膜分离制氮机工作原理3．1膜制氮机原理。
两种或两种以上的所体混合物通过氮分子膜时，由于各种气体在膜中的溶解度种扩散系数的差异，导致不同气体在膜中相对渗透率有所不同。
根据这一特性，可将气体分为“快气”和“慢气”。
当混合气体在驱动力-膜两则压差的作用下，渗透速率相对较快的气体如水、二氧化碳等渗透膜后，在膜渗透侧被富集，而渗透速度相对慢的气体如氮气、一氧化碳、氩气等则在三带留侧被富集，从而达到混合气体分离之目的。
当以加压净化为气源时，氮气等惰性气体被富集成高纯度供生产使用，由渗透侧排空的为富氧空气H2O，CO2，O2，Ar N2 CD “快”相对之渗透速率“慢”。
3．2膜分离制氮机气体流程图3．3压缩气源：氮气分离器尽量采用独立的氢源即空压机。
膜分离制氮
膜空分制氮系统包含以下主要设备：1）空压机为制氮装置提供足够气源，空压机排气压力和排气量以膜组件的工况要求为依据。
2）空气预处理空气预处理是为了除去压缩空气中的油和水份以及大于0.1μm 的尘颗粒，减轻后续膜组件的负担。
空气预处理包括除油过滤和空气干燥二个功能。
3）膜分离装置膜分离装置的功能是将压缩空气精过滤后，经膜装置分离成氮气和富氧。
氮气达到品质要求后进入缓冲罐备用。
未达标气体从放空口排出。
膜分离过程的富氧废气通过富氧排放口排出。
4）氮气缓冲罐缓冲罐用于氮气的暂时存储和气体缓冲。
5）氮气监控系统氮气监控系统用于控制膜空分制氮装置，提供膜空分制氮装置人机操作界面、运行数据显示、报警显示等功能。
主要功能包括：一键装置启停、空压机启停、温度调节、压力调节、氮气纯度检测、氮气存储/放空转换控制、温度参数调整、压力参数调整、报警显示等。
1）、PSA制氮与传统制氮法相比，它具有工艺流程简单、自动化程度高、产气快(15～30分钟)、能耗低，产品纯度可在较大范围内根据用户需要进行调节，操作维护方便、运行成本较低、装置适应性较强等特点2）、以空气为原料，在一定压力条件下，利用氧和氮等不同性质的气体在膜中具有不同的渗透速率来使氧和氮分离叫膜分离法。
和其它制氮设备相比它具有结构更为简单、体积更小、无切换阀门、维护量更少、产气更快(≤3分钟)、增容方便等优点，它特别适宜于氮气纯度≤98％的中、小型氮气用户，有最佳功能价格比。
而氮气纯度在98%以上时，它与相同规格的PSA制氮机相比价格要高出15%以上。
中空纤维制氮机无切换阀门等运动部件，分离过程无相变，所以运行平稳无噪音、故障率低、可靠性好、能耗小。
根据GB/T 7392-1998（集装箱的技术要求和实验方法）气密试验，对只开设一个箱门的保温集装箱，其漏气率按标准状态计，不应超过10m3/h,每增设一个箱门（如侧开门）的漏气率允许增加5m3/h。
我们假设集装箱开设2个箱门，则其漏气率为15m3/h。
膜分离制氮装置
2. 结构特征与工作原理
• 2.1 总体结构
• 制氮装置由空压机段、空气预处理段及膜分离段三部分组 成。分体组装在矿用平板车上，三段之间以高压胶管相连， 从而构成制氮装置。
• 2.2 工作原理
– 膜分离原理：气体混合物通过高分子膜时，由于各种 气体在膜中溶解度和扩散系数的差别，导致不同气体 在膜中相对渗透速率之不同。渗透速率相对高的气体 如水、氢气、氦气、硫化氢、二氧化碳等透过膜后， 在膜的渗透侧被富集，而渗透率相对较低的气体，如 甲烷、氮气、一氧化碳和氩气等气体则在膜滞留侧被 富集，从而达到混合气体分离的目的。整个分离过程 是平稳连续的。
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6. 运行时的维护、保养
• ——开机时必须开启所有排污阀，以保证彻底排除装置内部 的冷凝水。 • ——过滤器芯累计使用3000小时，必须及时更换，详见过滤 器说明书。 • ——氧气传感器每年应标定（更换）一次。 • ——空压机的维护、保养、检修，请仔细阅读其说明书及使 用维护说明书。 • ——运行过程中，各级过滤器的手动排污阀每隔半小时必须 开启排放一次。 • ——保证空压机的3个冷却器内充满水。 • ——严禁带电进行维护、维修！
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1.4 型号的组成及其代表意义
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制氮装置的型号含义： DM —×××/× 出口压力（MPa值的0.1倍） 氮气流量m3/ h D表示煤矿用制氮装置，M表示膜分离
标记示例： DT—800/8 表示出口压力0.8MPa，产气量800m3 / h煤矿用移动式膜 分离制氮装置。
1.5 使用环境条件 · 环境温度：0～40º C； · 大气压力：80 kPa～106 kPa； · 相对湿度：≤95％（25℃时）；并考虑到因温度变化发 生在产品表面的凝露； · 在周围空气含有甲烷、煤尘爆炸性气体混合物，无滴水、 无强烈颠簸和振动等场合中； · 所使用的冷却水水质应无腐蚀性，无杂质。 1.6 工作条件 · 供电条件：1140（660） V 50Hz ； · 供水条件：流量不小于20m3/h（单台空压机的水量）， 水质为无腐蚀性、无杂质的工业用水。 · 通风良好，矿尘较小，无积水、无滴水的专用峒室内， 或者在较为洁净的巷道内。 · 工作环境的有害气体、瓦斯、煤尘含量和通风量应符 合《煤矿安全规程》的规定。
膜制氮装置操作手册
膜制氮装置操作手册制氮装置在装置所排放的富氧空气中，氧含量达到30~45%，因此，在该富氧空气排放口附近绝对静止吸烟与用火。
膜制氮工艺描述膜气体分离原理：膜装置时用膜件从空气中分离出氮气的。
分离气体的基本原理时：各种气体在特种有机膜中的吸附、扩散、渗透速率不同。
我们称渗透透速率大的气体为“快气”，渗透速率小的气体为“慢气”。
混合气通过膜后，“快气”被富集在抵押外侧，“慢气”被富集在高压内侧，从而实现了混合气体的分离。
为了提高分离膜表面积和减少膜的厚度，聚合物制成超细化中空纤维。
对每根超细化中空纤维组成纤维束，再按照设定的分离表面积烧成中空纤维膜组—分离器。
空中纤维壁薄、管细、所以比表面积大，氮气的回收率高。
膜的使用寿命长、耐压、节能。
压缩空气从纤维束的一段进入，然后通过纤维内孔到达膜组的另一端。
当压缩空气接触到有机膜壁式，气体就发生前述的分离。
“快气”如氧气、二氧化碳和水汽迅速渗透纤维壁，以接近大气压得低压，自膜件侧面的排气口排出。
而氮气在流动状态下不会迅速渗透过纤维壁，而是流向纤维束的另一端，进入膜件端头的产品集气管内。
膜制氮装置的构成：膜制氮装置可分成三个标准分系统，分别为：空气压缩及预处理系统、膜空气分离系统、自动控制系统。
空气压缩及预处理系统：浊空气压缩机送来的压缩空气（1.3MPag）,进入空气缓冲罐T—12A/B，经一级聚合过滤器F—13A/B，除去大部分粉尘与油水滴，进入冷冻式干燥器F—14A/B中，将压缩空气的露点温度降低到-35℃，大部分气态油水被冷凝并排放，然后由二级微粒过滤器F—15除去，此时再进入电加热器EH17，加热至约45℃，其温度由温度控制器TIC14-2调节控制；当加热器温度超过55℃，其温度报警控制器TIS14-2控制加热器断电、停机。
将将热后的压缩空气由活性炭过滤器F18进一步将气态浊脱除，并有灰尘过滤器F-19将剩余的灰尘除去。
空气进入膜件时杂质含如下：1、残余油含量：0.003mg/m³(at21℃)2、残余粉尘含量：0.01mg/ m³3、残余水含量：0.28g/ m³4、压缩空气温度约：40℃正确地操作及维护压缩机、过滤器、冷干机、加热器、冷凝油水分离等系统，能有效的控制压缩空气中的杂质含量，保证膜制氮装置的长期稳定运行。
膜分离制氮机
膜分离制氮机一、膜分离制氮机工作原理：1、中空纤维膜分离技术是在二十世纪中期发展起来的一种高新技术，近二、三十年来，在世界上得到了飞速的发展，膜分离技术正在为人类带来巨大的利益。
薄膜对某些气体组分具有选择性渗透和扩散的特性，因此可以达到气体分离的目的。
2、中空纤维膜实际上是具有相同内外径的微孔管，其结构与列管式换热器相似。
纤维束相互独立，在膜组两端用环氧树脂进行密封。
数十万根纤维捆在一起用来提供所需的表面积。
3、在压力作用下，各种气体在中空纤维膜中的吸附、扩散、渗透速率不同，按顺序排列，我们称渗透速率大的气体为"快气"，如氧气、水气；渗透速率小的为"慢气"，如氮气。
混合气体透过膜后， "快气"被富集在低压外侧，"慢气"被富集在高压内侧，从而实现了混合气体的分离。
原理流程示意图：特点：1、膜组件规格齐全，可经济地满足不同用户的氮气需要；2、膜组件耐压高，压力损失小，可满足要求氮气出口压力高的用户的需要；3、通过增加膜组件的数量可以很容易地扩大系统的产氮量；4、无运动部件，静态运行，无需特别照管，甚少保养，连续运行安全可靠；5、重量轻、结构紧凑、节省空间，无需基建投资，易于安装和启动，开、停车方便迅速，自动运行；6、膜组可将氧气和湿气同时分离出去，产生的氮气很干燥、露点低；7、可选配氮气流量，远程监控系统等。
二、膜分离制氮机的组成及工艺流程示意：三、膜分离制氮机实际产品图片展示：欢迎您的下载，资料仅供参考！致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习课件等等打造全网一站式需求。
膜分离制氮机工作原理
膜分离制氮机工作原理
膜分离制氮机是一种利用膜技术制备高纯度氮气的设备。
其工作原理基于气体在不同材料的渗透性差异，通过将空气从一个高压侧通过一些特定的膜材料，使较小分子量的气体如氧气、水分子等通过膜溶解或扩散到另一个低压侧，而较大分子量的氮气等则保留在高压侧，从而实现了空气中氮气和氧气的分离。
一般来说，膜分离制氮机的膜材料为聚酰胺、聚酯、聚乙烯等聚合物膜材料。
这些材料是一种半透膜，具有很小的孔隙度和高度规则的孔径大小分布，可以让氧气分子通过而阻止氮气分子通过。
而这些材料的选择和性能对于膜分离制氮机的工作效率和氮气纯度具有重要影响。
膜分离制氮机的工作流程大致分为三步：首先，在高压侧的预处理系统中，空气被过滤、冷却、干燥和压缩，以达到进入膜分离系统所需的压力和干燥度；其次，在膜分离系统中，氧气、水分子等小分子量的气体通过膜材料扩散到低压侧，从而实现氮气的分离和纯化；最后，在低压侧的储氮罐中，高纯度的氮气被储存和供应给需要的设备或应用中。
膜分离制氮机相对于传统的吸附法制氮机具有结构简单、操作方便、维护成本低等优点，尤其适用于需要高纯度氮气的场合，如电子、医药、食品等行业。
膜分离制氮装置的安全应用
2) 着火。膜分离制氮装置周围的 O2 浓度比较 高，发生火灾危险性更高。造成着火的原因有很多， 主要有油类起火、电气设备起火等，不管起火的原因 如何，第一时间应把膜分离制氮装置停机，降低周围 的 O2 浓度，再根据具体情况进行灭火。如果是一般 的物体着火，如木料，用水扑灭就可以; 当发生油类 着火时，不能用水灭火，因为油类不溶于水且密度比 水要小，会使着火的范围扩大，更加难以控制，应该
1 膜分离制氮装置的工作原理
2 膜分离制氮装置在应用过程中的安全问题
膜分离制氮是现今世界上主要的空气分离制氮 技术，是由空压机段、空气预处理段及膜分离段 3 部 分组成，采用中空纤维膜分离空气中的氧、氮，制取 高纯度的 N2。制氮装置以螺杆式空气压缩机为供 气源，通过 压 缩 空 气 预 出 路 段 对 空 气 进 行 除 油、除 尘、除水、恒温处理后进入膜组。气体混合物通过中 空纤维膜时，由于各种气体在膜中溶解度和扩散系 数的差别，导致不同气体在膜中相对渗透速率之不 同。渗透速率相对高的气体如水、O2 等透过膜后， 在膜的渗透侧被富集，而渗透率相对较低的气体，如 Ar、N2 等气体则在膜滞留侧被富集，从而达到氧氮 分离的目的，装置结构如图 1。
设计·开发
( 2012 － 12)
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用沙子、泡沫灭火器扑灭; 当电气设备着火时，应首 先切断设备电源，不能用水或泡沫灭火器灭火，因为 水和泡沫都具有导电性，有可能造成救火者触电，应 用沙子或 CCL4 灭火器去灭火; 如果身穿的衣服着 火，因为此时衣服内可能饱含了氧气，不得扑打，应 用绝缘布料把身体裹住，在地上往返滚动。
膜分离式氮气发生器特点膜分离式氮气发生器特点工作原理和主要
膜分离式氮气发生器特点膜分离式氮气发生器特点1、 膜组件规格齐全，可满足不同用户的氮气需求。
2、重量轻，整体结构，节省空间。
3、薄膜可将氧气及湿气同时分离出去，产生干燥的氮气。
4、通过增加膜组件的数量，可很容易扩大系统的产氮量。
5、系统静态运行，无需特别照顾看管，甚少保养，连续运转安全可靠。
6、膜组件耐压高，压力损失小，可满足要求出口氮气压力高的用户之需要。
7、易于安装和启动，开机、停机方便迅速。
工作工作原理原理原理和和主要应用主要应用PT-MNG-05型氮气发生器专门为LC-MS分析提供氮气而设计，采用目前世界上最先进的膜过滤技术，具有安全、高效、成本低、适用方便的特点。
安全性高，可以安放在实验室内，也可以放置在距离分析仪器较远位置，可以用一个长的尼龙管与分析仪器相连,可以和所有厂家的LC-MS 仪器配套使用。
PT-MNG-05型氮气发生器使用成本低，氮气发生器可以长期使用，自动化程度高，只要按键开机就可以长时间无人操作给外围仪器供气。
基本不需要维护，一年中只需花30分钟左右的时间更换过滤元件。
氮气发生器可以与所有的LC-MS 、FT-IR 、NMR 、ELSD 等仪器连接，均符合对氮气纯度的要求。
适用分析仪器LC LC--MS MS，，FT FT--IR IR，，NMR NMR，，DSC DSC，，ELSD ・・・・・P T 系列系列分体分体分体式式1、 外置空气压缩机，冻干机，分体式设计，便于维护a) 空气压缩机排气量：0.4m 3/min ，最高输出压力为0.85MPab) 空气干燥机空气处理量：0.7 m3/min ，最高使用压力为0.98MPa 2、 氮气发生器的出口压力：0—8MPa 3、 输出氮气纯度与流量的对照表格如下：输出N2纯度与流量对照表 纯度 99% 98% 97% 96% 95% 流量0.741．11.41.72.1（压力：0.7MPa 温度：25℃）设备设备组成组成如下图，本系统分为三个部分：空压机、冻干机和氮气发生器；三部分的功能介绍如下：空气压缩机空气压缩机本压缩机采用日立公司生产的全无油涡旋式压缩机，产生压力在0.65-0.85MPa ，流量为0.4m 3/min ，噪音为47dB 的洁净空气。
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1.2 主要用途及使用范围
• 制氮装置可以直接用于防治煤矿井下有煤或瓦斯突出场 所的煤炭自然发火。
1.3 品种、规格
• 制氮装置一般有膜分离制氮装置和碳分子筛制氮装置两 个品种，本产品是采用膜分离制氮原理的制氮装置。
• 制氮装置，根据产氮量分为200、300、400、500、 600、800、1000、1200 m3/h型(参见MT/T 774 4.2条)。
制部分组成。 • 膜分离段由数根膜组件并联和调节阀门、压力仪表等组成。
4. 技术特征
• 整机防爆：DM系列制氮装置整机防爆，不但可以制造成 井下移动式，也可以制造成地面固定式或地面移动式。
• 体积小、安装移动方便：DM系列制氮装置可以方便的运 移到任何注氮地点，特别是能够适于多个工作面或矿井随 机使用。
• 性能可靠、操作简单：只有空压机段有运转机件，其他部 分皆属静态工作，可保证长期运行而系统性能稳定。
• 产氮量可调：增加或减少膜组件数量，就可改变产氮量。 • 保护齐全：DM系列制氮装置具有超温、超压等多种保护
功能，并在线连续显示主要技术参数。
• 数据输出：氮气纯度和瞬时流量值以标准电流信号输出， 可以实现联网。
• 6.按红色电源箱的“开”按钮，启动检测仪表。
• 7.按空压机操作面板上的绿色“启动”按钮开机；待空 压机的排气压力达到“0.3Mpa”左右稳定后再将手柄转 到“加载”位置。
• 8.调整纯度调节阀至合适位置，纯度、流量达到额定数 值，设备正常运行。
• 5.2 停机：
• 1.将空压机操作面板上的手柄转到“卸载”位置。 • 2.对4个过滤器底部的手动排污阀打开，稍后关闭，完
5. 开、停机
• 5.1 开机：
• 1. 保证空压机的出气阀门处于打开状态，注氮管路畅通。
• 2.开机前空压机的操作面板上的手柄在“卸载”位置。
• 3.确认空压机“正转”运行。
• 4.供水。打开空压机的3个冷却器顶端的放气阀，让气 体排净，水充满冷却器，然后关闭 。
• 5.供电。给空压机和电源箱供电。
– 空气中的氧氮分离是通过这种中空纤维膜组件来完成 的，每根中空纤维膜组件中装有数以万计细如发丝的 中空纤维膜，细小的中空纤维膜就如同一根塑料管 （实际上就是一种特殊塑料管）由于空气中的氧气与 氮气在管中的透过速率不同，当压缩空气进入管中后， 单位时间内氧气、水蒸气等渗透速率相对高的气体大 部分透过管壁并排空，而氮气则在管中富集从管的另 一端输出。
1.4 型号的组成及其代表意义
• 制氮装置的型号含义：
• DM —×××/×
• 出口压力（MPa值的0.1倍）
•
氮气流量m3/ h
•
D表示煤矿用制氮装置，M表示膜分离
• 标记示例：
• DT—800/8 表示出口压力0.8MPa，产气量800m3 / h煤矿用移动式膜 分离制氮装置。
1.5 使用环境条件 · 环境温度：0～40ºC； · 大气压力：80 kPa～106 kPa； · 相对湿度：≤95％（25℃时）；并考虑到因温度变化发
• 煤炭科学研究总院抚顺分院研制开发的专利产品——DM 系列矿用井下移动式膜分离制氮装置，以下简称“制氮装 置”，采用中空纤维膜分离空气中的氧、氮，制取高纯度 的氮气获得成功。经国家防爆安全产品质量监督检验中心 检测，授以整机《防爆合格证》并取得《煤矿矿用产品安 全标志证书》。1996年8月取得国家实用新型专利。
– 制氮装置以螺杆式空气压缩机为供气源，通过压缩空 气预处理段对空气进行除油、除尘、除水、恒温处理 后，再由膜分离段中的膜组件对空能单元的结构
• 空压机段由螺杆空压机组成，排气压力为1.2Mpa。 • 空气预处理段是由螺旋板式换热器、四级过滤器及系统控
成一次排污操作。
• 3.打开过滤器前的“放空阀”排净水和气体再关闭。 • 4.按红色电源箱的“关”按钮断电。 • 5.待空压机排气压力降到“0.4Mpa”以下时再按操作面
板上的红色“停止”按钮关机。
• 6.停止对空压机和红色电源箱的供电。 • 7.停止供水。
6. 运行时的维护、保养
• ——开机时必须开启所有排污阀，以保证彻底排除装置内部 的冷凝水。
或者在较为洁净的巷道内。 · 工作环境的有害气体、瓦斯、煤尘含量和通风量应符
合《煤矿安全规程》的规定。
2. 结构特征与工作原理
• 2.1 总体结构
• 制氮装置由空压机段、空气预处理段及膜分离段三部分组 成。分体组装在矿用平板车上，三段之间以高压胶管相连， 从而构成制氮装置。
• 2.2 工作原理
– 膜分离原理：气体混合物通过高分子膜时，由于各种 气体在膜中溶解度和扩散系数的差别，导致不同气体 在膜中相对渗透速率之不同。渗透速率相对高的气体 如水、氢气、氦气、硫化氢、二氧化碳等透过膜后， 在膜的渗透侧被富集，而渗透率相对较低的气体，如 甲烷、氮气、一氧化碳和氩气等气体则在膜滞留侧被 富集，从而达到混合气体分离的目的。整个分离过程 是平稳连续的。
• 谢谢大家!
煤矿用移动式膜分离制氮装置
煤炭科学研究总院沈阳研究院 2013.8
1. 概述
1.1 产品特点：
• 膜分离制氮系90年代世界上最先进的空气分离制氮技术。 在国外，膜分离技术主要应用于油船、油库的阻燃、粮 食、蔬菜、水果、食品的保鲜以及易氧化材料的保存等。 在国内，石油、冶金工业、食品保鲜等领域也已有应用。
• ——过滤器芯累计使用3000小时，必须及时更换，详见过滤 器说明书。
• ——氧气传感器每年应标定（更换）一次。 • ——空压机的维护、保养、检修，请仔细阅读其说明书及使
用维护说明书。 • ——运行过程中，各级过滤器的手动排污阀每隔半小时必须
开启排放一次。 • ——保证空压机的3个冷却器内充满水。 • ——严禁带电进行维护、维修！
• 随着高产、高效采煤技术的发展，综采、综放工作面采 空区防灭火问题已成为煤矿生产迫切需要解决的问题。 注氮防灭火作为惰化防灭火的主要形式，已被世界各主 要产煤国家公认是行之有效的措施。《煤矿安全规程》 （1992版）第224条规定：综放开采有自燃倾向的厚及 特厚煤层时，必须采用以注入惰性气体为主的综合防灭 火措施。 。
生在产品表面的凝露； · 在周围空气含有甲烷、煤尘爆炸性气体混合物，无滴水、
无强烈颠簸和振动等场合中； · 所使用的冷却水水质应无腐蚀性，无杂质。 1.6 工作条件 · 供电条件：1140（660） V 50Hz ； · 供水条件：流量不小于20m3/h（单台空压机的水量），
水质为无腐蚀性、无杂质的工业用水。 · 通风良好，矿尘较小，无积水、无滴水的专用峒室内，