我国一次能源以燃煤为主的格局短期内不会改变,火力发电依然占全国总发电量的68.9%,发展高效、清洁燃煤发电技术是降低我国燃煤消耗量和CO2排放量的主要方向。提高蒸汽的初参数是燃煤电厂增效减排的重要途径,随着材料技术的发展,已具备将主蒸汽和再热蒸汽温度提高至650℃的条件。本文针对主蒸汽和再热蒸汽温度在600～650℃范围的超超临界机组,开展了一次再热和二次再热回热系统的设计,基于遗传算法优化了各级抽汽的压力,探讨了不同回热系统布置方案和关键参数对机组热力性能的影响规律。一次再热机组的过热蒸汽温度从600℃提高到650℃,汽轮机绝对内效率可相对提高3.67%;锅炉（火用）效率相对提高了3.06%,全厂（火用）效率相对提高了3.68%。回热系统增设2级外置式蒸汽冷却器,可提高给水温度6～9℃,汽轮机绝对内效率相对提高了0.25～0.31%。二次再热机组的主蒸汽温度从600℃提高到650℃,汽轮机绝对内效率可相对提高2.80%;分别增设2级和4级外置式蒸汽冷却器,机组绝对内效率分别相对提高了0.29%和0.53%;主蒸汽650℃时,采用4级外置式蒸汽冷却器,给水温度提高了12.8℃,#1回热器抽汽量相对降低了23.3%,同时降低了#2～#5抽汽过热度。再热压比是影响机组绝对内效率的关键参数,一次和二次再热压比分别为0.454和0.279时,机组热效率最高。二次再热机组采用抽汽背压式汽轮机,相比常规二次再热回热系统,降低了再热后抽汽的过热度,由于排汽用于回热,减少了冷源损失。相同主蒸汽和再热蒸汽温度下,抽汽背压式汽轮机仅驱动发电机时回热系统的（火用）损失最小;当抽汽背压式汽轮机同时驱动给水泵和发电机,二次再热机组的热效率最高。