【摘 要】蛇形管高压加热器（以下简称“高加”）作为火电厂回热系统的核心设备，其运行效率直接影响机组经济性与安全性。汽水侧堵塞是高加常见故障之一，常导致端差增大、传热恶化甚至爆管事故。文章基于现场调研与理论分析，梳理高加汽水侧堵塞的主要成因，提出涵盖机理诊断、在线监测及运行优化的多维度预防策略，并结合某1 000 MW机组的实际案例验证措施的有效性。研究表明，通过水质精准控制、设备结构改进及运行规程优化，可降低堵塞风险，保障高加长期可靠运行。

【关键词】火电厂；蛇形管；高压加热器；汽水侧堵塞

引言

火电机组高压加热器是利用来自汽轮机的抽汽加热锅炉给水加热的重要装置，通过金属管束与壳侧抽汽进行热交换，实现给水的升温，以提高火电机组的热效率、降低燃料消耗，并且有助于机组的安全稳定运行。

然而，受水质、运行工况、设备设计等因素影响，高加汽水侧易发生堵塞问题。堵塞会导致疏水水位异常、进出口温差减小，严重时引发管束超温爆管，威胁机组安全。据不完全统计，国内300 MW及以上机组高加年非计划停运中，约25%直接或间接由汽水侧堵塞导致。因此，探究堵塞机理并提出针对性预防措施具有重要的工程价值。

一、高加汽水侧堵塞机理分析

（一）杂质来源与沉积特性

给水系统中的金属腐蚀是氧化铁颗粒的主要来源。省煤器、水冷壁等受热面钢材在高温高压水环境中发生氧化反应，生成以Fe3O4为主的磁性氧化铁及少量Fe2O3，这些腐蚀产物粒径多分布在1至50微米之间，随给水流动迁移至高压加热器管束。蛇形管高压加热器采用连续弯头、无管板的冗长管束结构，这种设计在带来高效传热的同时，也创造了更复杂的流动条件。当水流流经这些连续弯头时，会因离心力作用在弯头外侧壁面形成低速区或涡流区，流速从主管束的10至15米每秒骤降至5米每秒以下，流体对颗粒的剪切携带能力显著减弱。因此，氧化铁颗粒更易在弯头外侧逐渐堆积，形成疏松沉积层。

与U型管高加相比，蛇形管因其弯头数量多、流程长，氧化铁沉积的风险和均匀性分布问题更为突出。补给水或凝结水中的溶解性SiO2是硅化物沉积的根源。若补给水处理系统反渗透膜或离子交换树脂泄漏，或凝结水精处理装置失效，SiO2浓度易超过20微克每升。对于蛇形管高加，其冗长的管束结构使得沿程温度分布更为复杂，且在机组低负荷时，蒸汽流量减少导致管内整体水流速度进一步降低，硅化物凝胶更易在流速较低的管段富集，形成坚硬的硅垢附着层。给水pH值偏高或浓缩倍率过高，会引发钙镁盐结垢。若加氨调节pH时控制不当，pH超过9.5，碳酸钙溶度积降低，原本溶解的CaCO3会结晶析出；凝结水精处理浓缩倍率超过5时，Mg2+、Ca2+浓度升高，Mg（OH）2也会结晶。在蛇形管高加中，给水沿长长的管束流动并被逐渐加热，水分蒸发导致溶解盐类不断浓缩，结垢风险随着流程推进而累积，尤其在后期高温管段更为显著[1]。

（二）腐蚀-沉积协同作用

蛇形管高加通常采用不锈钢材质，其独特的连续弯头与焊接结构加剧了腐蚀风险。在Cl-、O2等腐蚀性离子作用下，弯头焊接热影响区及管壁因流动冲刷减薄处更易引发点蚀，形成微观凹坑。这些凹坑有效捕获流经复杂流道的氧化铁、硅化物颗粒，促成沉积物堆积。沉积物覆盖区域形成闭塞电池，诱发严重点蚀与缝隙腐蚀。这种“腐蚀—沉积—再腐蚀”的恶性循环，在蛇形管冗长流道中加速管束损伤，显著缩短设备寿命[2]。

（三）设计与制造缺陷

部分早期蛇形管高加存在特定设计与制造缺陷。其管束采用连续弯头结构，若弯头曲率半径过小，会导致局部流速分布不均，形成流动死区，无法有效冲刷杂质。进汽口导流板缺失或设计不合理时，蒸汽缺乏引导，难以均匀覆盖冗长的蛇形管束，低速区更易堆积杂质。此外，蛇形管弯头的焊接质量至关重要，若存在未熔合或内壁错口缺陷，会造成流道局部狭窄与湍流，不仅加剧冲刷腐蚀，杂质也易卡塞于缺陷处，显著增加堵塞与腐蚀风险。

（四）运行操作不当

机组启停过程中，若高加温升或降温速率超过5摄氏度每分钟，管内外壁热应力增大，导致管壁氧化膜剥落——这些氧化膜厚度约10至20微米，随水流迁移至管束后成为沉积物。