生活中，你是否见过发电厂？你对电厂的印象是否还停留在高高的大烟囱不停冒黑烟？有了二次再热发电技术，电厂的发电煤耗降低了，发电效率提高了，电厂的烟囱冒的再也不是黑烟了。
（图中最右侧为电厂烟囱，左侧两座为冷凝塔）
（一）什么是二次再热发电技术？
二次再热系统是相对于一次再热系统而言的，它是目前提高火电机组效率的有效技术途径。
一般常规机组均采用蒸汽一次中间再热，将汽轮机高压缸排汽送入锅炉再热器中再次加热，然后送回汽轮机中压缸和低压缸继续做功，而采用二次再热的系统，蒸汽在超高压缸、高压缸做功后分别返回锅炉的一次再热器、二次再热器中再次加热，最后进入汽轮机中压缸和低压缸做功。
（典型一次再热与二次再热热力系统简图）
再热技术通过提高蒸汽膨胀过程干度、焓值提高蒸汽的做功能力，增加第二次再热系统，在相同的蒸汽压力和温度条件下，机组热效率可提高2%以上，对应的二氧化碳减排3.6%以上，是一种在目前技术条件下非常有效的节能降耗、清洁减排的火力发电技术。
不要小看这2%的效率提升，在火力发电机组已经非常高效的基础上提升2%，这已经是先进一代的技术进步了。
（二）二次再热发电技术好在哪儿？
相比一次再热系统，二次再热系统锅炉因多了一级再热，增加了能量分配和调温的技术难度，汽轮机也增加一个超高压缸，多了一套主汽与调节汽门的协调控制，整个系统相比一次再热机组要复杂很多，成本也要增加。
那么我们为什么还要发展二次再热发电技术呢？
要提高发电机组的热效率，提高蒸汽参数是主要途径。蒸汽的压力越高，温度越高，则机组的热效率越高。
下图是不同蒸汽参数以及再热次数条件下机组的理论效率，实际情况下的机组效率要小于理论值。
火电厂超超临界机组和超临界机组指的是锅炉内工质的参数达到或超过临界压力以上的机组。锅炉内的工质都是水，水的临界压力是22.129MPa，临界温度是374.15℃，在这个压力和温度时，因高温膨胀的水和因高压压缩的水蒸汽的密度是相同的，就叫水的临界点，炉内工质压力低于这个压力就叫亚临界锅炉，大于这个压力就是超临界锅炉，炉内蒸汽温度不低于593℃或蒸汽压力不低于31MPa被称为超超临界。
在超超临界机组参数范围的条件下，即主蒸汽压力大于31MPa，主蒸汽温度高于600℃条件下，一次再热机组主蒸汽温度每提高10℃，机组热效率可提高0.15%~0.2%，要提高机组热效率2%以上，在压力保持不变的情况下，主蒸汽温度需要超过700℃，将会面临材料性能的瓶颈。
目前大量应用在一次再热超超临界机组上的铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢材料无法满足700℃下的使用要求，需要使用昂贵的镍基高温合金材料，成本将大幅增加。大量应用超临界540℃机组上的TP347H合金钢单价约4万元/吨，应用在600℃超超临界机组上的HR3C不锈钢材料单价已经达到12~15万元/吨，满足700℃温度条件的镍基合金材料INCONEL617市场价在70万元/吨左右。如果要将主蒸汽管路换成INCONEL617材料，单单一根管路的成本就要增加25亿元左右，这还没有考虑锅炉和蒸汽轮机的成本增加。
目前中国600℃一次再热2X1000MW超超临界机组的建设成本在70亿元人民币左右，为了2%左右的效率提升，付出如此巨大的代价，在煤炭价格比较稳定的今天，难以被市场接受。
而且镍基材料的焊接工艺也是一个难题，远远没有不锈钢焊接工艺成熟，技术风险非常大。根据美、欧、日等国家的发展计划，700℃超超临界发电机组十年内都没有商用的可能，在低油价的今天，燃煤的价格也处在低位，就更没有动力推进700℃超超临界一次再热机组的商用了。
而采用二次再热技术的机组在不需要达到700℃的主蒸汽参数条件下就能实现较高的机组效率，而且材料和工艺上没有瓶颈，虽然机组的复杂程度也要增加，但是随着二次再热机组技术不断成熟，造价不断下降，目前二次再热机组的造价增加已经降低到4.5亿元，考虑到其节能减排的优势，具备非常重大的社会经济意义。
因此，未来10年甚至更长时间内，发展二次再热技术都是提高机组热效率的有效手段。
（三）二次再热发电实现了超净排放
中国二次再热发电技术领先世界，不但体现在能效指标上，同时也体现在污染物排放水平上。
针对粉尘，二氧化硫和氮氧化物等污染物排放，中国已经发展了具有自主知识产权的烟气协同治理技术，建设安装高效静电除尘、脱硫、脱硝等环保设施，做到了超净排放。
而且，更值得关注的是，中国超低排放限值符合率的评判标准为小时浓度，而美国排放标准限值的评判标准为30天滚动平均值，欧盟排放标准限值的评判标准为日历月均值。因此，从符合率评判方法来说，中国短期内要求符合的超低排放限值比美国和欧盟长时间段内平均浓度要求符合的标准限值严格得多。
结语
中国是世界上煤炭生产消费和电力需求第一大国，火力发电技术的发展也是中国工业化进程的一个缩影。在上世纪80年代以前，中国火电技术大大落后于世界先进水平；改革开放后，中国大量引进国外火力发电技术；进入新世纪后，中国的火电技术设计、研发能力明显加快，2004年，中国建成60万千瓦超临界电站，2006年又建成100万千瓦超超临界电站，2015年建成100万千瓦超超临界二次再热电站，今年，具备深度调峰能力的66万千瓦二次再热超超临界电站并网运行，技术上在世界范围内领先了一代以上，奠定了中国在该领域内的国际领先地位。
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