用于测试烟气中三氧化硫浓度的测试系统及其冷凝器技术领域
本发明涉及燃料锅炉烟气污染物检测技术领域，特别涉及一种冷凝器。此外，本发
明还涉及一种包括上述冷凝器的用于测试烟气中三氧化硫浓度的测试系统。
背景技术
为了控制NOx排放，烟气脱硝系统已经成为燃煤发电机组的基本装备。通常，燃煤
机组烟气中含有少量的SO3对电场运行带来的负面影响较小。然而，利用SCR烟气脱硝装置
对烟气进行处理后，烟气中的SO2在SCR催化剂的催化氧化下大量转化为SO3，使烟气中的SO3
成倍增加，这将加剧空预器、脱硫GGH、烟囱等设备的腐蚀，同时烟气中的SO3还会与用于SCR
脱硝中未反应完全的NH3反应生产硫酸氢氨，从而导致空预器堵灰。因此，SO3氧化率在SCR催
化剂上的氧化率是评价SCR脱硝系统的一个重要指标，精确测量烟气中的SO3变得越来越重
要。
另外，随着用于控制SO2排放的石灰石石膏法烟气脱硫技术在我国燃煤电厂的推
广应用，脱硫后烟气对烟囱的腐蚀问题随即引起了各方关注。为了对烟囱的腐蚀进行有效
的评估，开展烟囱防腐研究，对脱硫后烟气中的SO3也必须精确地进行测量。
一种典型的测试烟气中的SO3浓度的方法为控制冷凝法。然而，此种测试方法所推
荐的冷凝螺旋管为空管，当烟气中的SO3被冷凝成气溶胶时，只有一部分SO3气溶胶被甩在冷
凝螺旋管的管壁上，还有一部分SO3气溶胶随采样气流从冷凝螺旋中逃出，造成较大的采样
损失，测得的试验结果均较理论值偏小较多。
因此，如何更加精确地对三氧化硫浓度进行测试，是本领域技术人员目前需要解
决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种冷凝器，能够更加精确地对三氧化硫浓度进
行测试。本发明的另一目的是提供一种包括上述冷凝器的用于测试烟气中三氧化硫浓度的
测试系统，能够更加精确地对三氧化硫浓度进行测试。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种冷凝器，包括壳体、设于所述壳体内的螺旋管和设于所述螺旋管的尾端的玻
璃砂芯，所述壳体上设有用于循环液进出所述壳体的通孔。
优选地，所述壳体上还设有热电偶预留口。
一种用于测试烟气中三氧化硫浓度的测试系统，包括如上述任意一项所述的冷凝
器。
优选地，还包括：
用于将烟气从烟道中抽出的加热采样枪；
用于连接所述加热采样枪与所述冷凝器的采样软管；
用于对流出所述冷凝器的烟气进行干燥的干燥装置；
用于测量烟气流量的流量计，所述流量计设于所述干燥装置的出口侧；
用于清洗所述冷凝器、所述加热采样枪以及所述采样软管的80％异丙醇洗液瓶。
优选地，所述加热采样枪与所述采样软管的加热温度范围为240℃至250℃。
优选地，所述测试系统的采气流量为4ml/min。
优选地，还包括用于设于所述加热采样枪的出口的飞灰过滤器。
优选地，还包括用于分析硫酸根离子浓度的离子色谱分析装置。
本发明提供的冷凝器中包括螺旋管和玻璃砂芯，在烟气进入冷凝器后，烟气中的
SO3可以在螺旋管中冷凝成气溶胶，并挂在螺旋管的玻璃壁上，还有一部分未在螺旋管处冷
凝的SO3可以被玻璃砂芯捕捉，从而避免采样损失，更加精确地对三氧化硫浓度进行测试。
同时，该冷凝器中的螺旋管与玻璃砂芯被壳体整体包裹，通过在壳体中通入循环液可以精
确控制冷凝温度，以便SO3被全部冷凝下来，避免烟气中的水蒸气在冷凝器中结露，从而避
免把烟气中的SO2也冷凝下来。
本发明提供的包括上述冷凝器的用于测试烟气中三氧化硫浓度的测试系统，能够
更加精确地对三氧化硫浓度进行测试。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供冷凝器的具体实施例的的结构示意图。
图1中，1为玻璃砂芯，2为螺旋管，3为通孔，4为通气孔，5为热电偶预留口，6为壳
体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种冷凝器，能够更加精确地对三氧化硫浓度进行测试。本
发明的另一核心是提供一种包括上述冷凝器的用于测试烟气中三氧化硫浓度的测试系统，
能够更加精确地对三氧化硫浓度进行测试。
请参考图1，图1为本发明所提供冷凝器的具体实施例的的结构示意图。
本发明所提供冷凝器的一种具体实施例中，包括壳体6、设置在壳体6内的螺旋管2
和设置在螺旋管2尾端的玻璃砂芯1，在壳体6上设有用于循环液进出壳体6的通孔3。通常，
玻璃砂芯1上设有能够使烟气通过的多个孔。
此种冷凝器中包括螺旋管2和玻璃砂芯1，在烟气进入冷凝器后，烟气中的SO3可以
在螺旋管2中冷凝成气溶胶，并挂在螺旋管2的玻璃壁上，还有一部分未在螺旋管2处冷凝的
SO3可以被玻璃砂芯1捕捉，从而避免采样损失，更加精确地对三氧化硫浓度进行测试。同
时，该冷凝器中的螺旋管2与玻璃砂芯1被壳体6整体包裹，通过在壳体6中通入循环液可以
精确控制冷凝温度，以便SO3被全部冷凝下来，避免烟气中的水蒸气在冷凝器中结露，从而
避免把烟气中的SO2也冷凝下来。
通常，SO3可以在70至80℃的温度条件下冷凝在螺旋管2和玻璃砂芯1上，这个温度
范围比烟气的水露点温度高，但是比烟气的酸露点温度低，这样烟气中的SO2可以直接从冷
凝器中通过，而SO3被冷凝下来。
其中，循环液可以为由热水泵提供的80℃左右的水。具体地，烟气的流向与循环液
的流向可以相反，以提高冷凝效果。其中，壳体6上设置的用于烟气进出的通气孔4与用于循
环液进出的通孔3可以相对应靠近设置。
上述实施例中，壳体6上还可以设置热电偶预留口5，以便测量烟气的温度，有利于
简化操作。
除了上述冷凝器，本发明还提供了一种包括上述实施例公开的冷凝器的用于测试
烟气中三氧化硫浓度的测试系统，该测试系统由于采用了上述冷凝器，能够精确地对三氧
化硫浓度进行测试
上述实施例中，测试系统还可以包括：
用于将烟气从烟道中抽出的加热采样枪；
用于连接加热采样枪与冷凝器的采样软管；
用于对流出冷凝器的烟气进行干燥的干燥装置；
用于测量烟气流量的流量计，流量计设于干燥装置的出口侧；
用于清洗冷凝器、加热采样枪与采样软管的80％异丙醇洗液瓶，其中含有80％异
丙醇洗液。
通过加热采样枪从烟道中抽出烟气，烟气中含有SO2和SO3，用采样软管将加热采样
枪与冷凝器连接起来。烟气中的SO3可以在冷凝器中凝结成H2SO4，SO3可以在70至80℃的温
度条件下冷凝在螺旋管2和玻璃砂芯1上。烟气中的SO2可以直接从冷凝器中通过，烟气从冷
凝器流出后进入干燥装置干燥，干燥后的烟气进入流量计。采样结束后，可以将整个采样链
冷却至60℃以下。然后，在80％异丙醇洗液瓶中，用80％异丙醇洗液淋洗冷凝器、加热采样
枪以及采样软管，具体可以淋洗两遍，以获得采样样品。
根据上述采样操作得到的采样样品可以通过如下公式计算SO3的含量：
其中，C样品为样品的硫酸根离子浓度测试值(mg/L)；V样品容积为样品定容容积(ml)；
C空白为80％异丙醇洗液的硫酸根离子浓度测试值(mg/L)；VG为标干采气体积(NL)。
此种测试系统通过冷凝器冷凝SO3，再经80％异丙醇洗液进行采样，可以较精确地
测试SO3浓度。
优选地，加热采样枪与采样软管的温度可以控制在240至250℃之间，具体可以为
250℃。加热采样枪的温度会影响三氧化硫测试结果，在加热采样枪的温度在240至250℃范
围内时，三氧化硫测试值较为准确。其中，温度的控制与监测可以通过加热装置、温度计、温
度传感器等实现。
上述各个实施例中，测试系统的采气流量可以控制为4ml/min，以保证对SO3的充
分采样。如果采气流量过小，烟气中的SO3在采样链中停留的时间过长，从而导致一部分SO3
在没进入冷凝器之前，就被上游的管道所吸附，导致采样损失；如果采气流量过大，又会导
致烟气中的SO3在冷凝器中被冷凝成气溶胶时，未被冷凝器捕捉，直接从冷凝器中逃逸，也
会导致采样损失。经测试，当采气流量为4mL/min时，三氧化硫测试浓度达到峰值，因此设置
采气流量为4mL/min可保证测量的准确性。其中，采气流量可以通过流量计进行监测。
上述实施例中，测试系统还可以包括用于设置在加热采样枪的出口的飞灰过滤
器，例如，石英过滤器、飞灰过滤器可以对烟气中的飞灰进行过滤。
需要说明的是，在脱硫系统进出口处测试时，只有当烟气温度高于烟气酸露点温
度25℃以上，并且烟气中不含有硫酸液滴时才能采用飞灰过滤器；当测量低尘烟气而且烟
气温度接近或者低于烟气酸露点时，不用飞灰过滤器并且采用等速采样方法采样，否则，
H2SO4会凝结在过滤器的飞灰上，这样会导致SO3的测量值偏低。
对于最大采气量，例如在脱销系统进出口处测试时，测量高尘烟气中的SO3时，最
大采气量应不超过75NL，以避免SO3吸附在过滤器上富集的飞灰上。
上述各个实施例中，测试系统还可以包括用于分析硫酸根离子浓度的离子色谱分
析装置，离子色谱测量精度高，操作简单规范，采用离子色谱分析样品中的硫酸根离子浓
度，从而可以通过计算获得烟气中的SO3浓度。
其中，干燥装置中可以设置硅胶干燥装置。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他
实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的用于测试烟气中三氧化硫浓度的测试系统及其冷凝器进
行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施
例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普
通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这
些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。