1 概述
二次中間再熱技術是提高機組熱效率的另一種有效方法。 蒸汽中間再熱是指將汽輪機高壓缸中膨脹至某一中間壓力的蒸汽全部引出， 送入到鍋爐再熱器中再次加熱， 然後送回到汽輪機中壓缸或低壓缸中繼續做功。
再熱技術可以提高蒸汽膨脹終了的幹度， 提高蒸汽的做功能力， 蒸汽中間再熱可分為一次再熱和二次再熱。 31MPa/566℃/566℃/566℃的二次再熱技術相比傳統24.1MPa/566℃/566℃一次再熱技術， 其熱效率可提高約5%。
此外， 由於二次再熱技術中蒸汽參數相對700℃超超臨界機組低很多， 目前已有的材料可滿足二次再熱機組的大規模生產，
典型一次再熱與二次再熱熱力系統如圖1所示， 一次再熱系統中蒸汽在高壓缸做功後進入鍋爐進行一次再加熱；而二次再熱系統中蒸汽在超高壓缸和高壓缸中做功後會分別在鍋爐的一次再熱器和二次再熱器中再次加熱。 相比一次再熱系統， 二次再熱系統鍋爐增加一級再熱系統， 汽輪機則增加一級迴圈做功。
由兩種系統的熱力迴圈溫-熵(T-S)圖1可見， 整個熱力迴圈可以等效為原朗肯循疊加一個附加迴圈。
由圖1可知， 二次再熱系統比一次再熱系統多疊加一個高參數的附加迴圈， 其迴圈效率將比一次再熱系統高。 圖2表示一次再熱、二次再熱機組在蒸汽溫度參數一定時， 蒸汽壓力變化對機組熱效率的影響。
隨著蒸汽參數的增加機組熱效率明顯提高， 在相同蒸汽壓力溫度條件下， 二次再熱機組的熱效率比一次再熱機組提高2%左右。
在超超臨界機組參數範圍的條件下， 即主蒸汽壓力大於31MPa， 主蒸汽溫度高於600℃時，
主蒸汽壓力每提高1MPa， 機組熱耗率降低0.13%～0.15%，
主蒸汽溫度每提高10℃， 機組熱耗率降低0.25%～0.3%，
再熱蒸汽溫度升高10℃， 機組熱耗率降低0.15%～0.2%，
若採用二次再熱，
圖3所示為超超臨界機組單位發電量CO2排放隨發電機組熱效率的變化趨勢， 可見隨著火力發電機組熱效率的提高， 單位發電量的CO2排放量明顯降低， 在相同蒸汽壓力溫度參數下， 二次再熱相比一次再熱機組熱效率提高2%， 對應CO2減排約3.6%。 因此二次再熱還是一種可行的節能降耗、清潔環保的火力發電技術。
2 幾種二次再熱技術
2.1 安源（66萬）二次再熱汽輪機概況
該機組採用四缸四排汽， 總體設計方案繼承了東汽既有機組成熟安全的設計理念。 從機頭到機尾依次為1個單流超高壓缸， 1個合缸反向佈置的高中壓缸， 2個雙流低壓缸， 主汽閥懸掛於機頭側運行平臺下， 再熱主汽調節閥佈置在運行平臺兩側，
汽輪機的進汽參數為 31 MPa/600 ℃/620 ℃/620 ℃。
一次再熱壓力約占主蒸汽壓力的34.7%。
二次再熱壓力約占主蒸汽壓力的 10.93%， 中壓排汽壓力宜在0.5 MPa左右。
回熱系統有 10 級回熱， 包括 4 台高壓加熱器、1台除氧器、5台低壓加熱器， 除氧器採用滑壓運行。
設置 2 個串聯的外置式蒸汽冷卻器， 熱耗可降低約20 k J/k W · h
小汽輪機帶動給水泵和引風機，用來降低廠用電；正常運行時，汽源均來自5號抽汽。
在凝結水管路上可並聯 1 個低溫省煤器，熱耗可降低約35 k J/k
2.2 泰州（100萬）二次再熱基本概況
機組採用一個超高壓缸、一個高壓缸、一個中壓缸和兩個低壓缸串聯佈置組成。
3 主要關鍵技術
熱力系統研究：如何結合材料、製造、結構、成本在內的熱力系統優化研究，再熱參數、回熱系統論證研究等。
高溫材料研究：新12Cr 鑄鍛件開發、耐高溫葉片鋼、高溫螺栓鋼研製，異種材料焊接研究，材料特性如強度、蠕變特性、脆性、抗氧化性能研究，高溫部件疲勞壽命分析。
耐高壓閥門研製：耐高溫閥門材料應用研究，具有專利授權的自密封閥門結構設計。
耐高壓汽缸研製：自主研發能承受更高壓力的筒形汽缸，獨特壓力場、溫度場設計保證汽缸運行安全可靠和長時壽命。
高效通流技術研究：結合二次再熱機組各缸焓降分配與一次再熱機組差異進行針對性研究，通過數值分析、試驗研究和運行資料調研結合進行通流效率提升。特別是，二次再熱超高壓缸壓力高、容積流量明顯小於一次再熱機組高壓缸，導致葉片偏短，如何實現短葉片高效化是其主要設計難點。
機組軸系穩定性研究：針對二次再熱高壓力高溫度，蒸汽能量密度大的特點進行研究分析，結合超超臨界機組投運經驗，優化軸系參數，汽封選型，增設防旋汽封等措施保障軸系穩定性。
汽輪機啟動運行研究：結合轉子熱應力和疲勞壽命分析、汽缸流場熱固耦合溫度場分析、機組冷熱態滑銷系統研究、鍋爐啟動運行特性、機組旁路配置，綜合制定機組啟動運行控制策略，保證機組快速啟停。
熱耗可降低約20 k J/k W · h小汽輪機帶動給水泵和引風機，用來降低廠用電；正常運行時，汽源均來自5號抽汽。
在凝結水管路上可並聯 1 個低溫省煤器，熱耗可降低約35 k J/k
2.2 泰州（100萬）二次再熱基本概況
機組採用一個超高壓缸、一個高壓缸、一個中壓缸和兩個低壓缸串聯佈置組成。
3 主要關鍵技術
熱力系統研究：如何結合材料、製造、結構、成本在內的熱力系統優化研究，再熱參數、回熱系統論證研究等。
高溫材料研究：新12Cr 鑄鍛件開發、耐高溫葉片鋼、高溫螺栓鋼研製，異種材料焊接研究，材料特性如強度、蠕變特性、脆性、抗氧化性能研究，高溫部件疲勞壽命分析。
耐高壓閥門研製：耐高溫閥門材料應用研究，具有專利授權的自密封閥門結構設計。
耐高壓汽缸研製：自主研發能承受更高壓力的筒形汽缸，獨特壓力場、溫度場設計保證汽缸運行安全可靠和長時壽命。
高效通流技術研究：結合二次再熱機組各缸焓降分配與一次再熱機組差異進行針對性研究，通過數值分析、試驗研究和運行資料調研結合進行通流效率提升。特別是，二次再熱超高壓缸壓力高、容積流量明顯小於一次再熱機組高壓缸，導致葉片偏短，如何實現短葉片高效化是其主要設計難點。
機組軸系穩定性研究：針對二次再熱高壓力高溫度，蒸汽能量密度大的特點進行研究分析，結合超超臨界機組投運經驗，優化軸系參數，汽封選型，增設防旋汽封等措施保障軸系穩定性。
汽輪機啟動運行研究：結合轉子熱應力和疲勞壽命分析、汽缸流場熱固耦合溫度場分析、機組冷熱態滑銷系統研究、鍋爐啟動運行特性、機組旁路配置，綜合制定機組啟動運行控制策略，保證機組快速啟停。