高温超超临界二次再热机组中，经过二次再热削弱了热力系统回热的效果，同时增大了汽轮机抽汽过热度。本文采用回热汽轮机优化高温超超临界二次再热机组回热系统。以外置串联式蒸汽冷却器作对比，分别建立了外置串联式蒸汽冷却器和回热汽轮机的计算模型，实例计算了二者对常规超超临界机组及高温超超临界二次再热机组热力系统热经济性的影响。结果表明：应用回热汽轮机后汽轮机效率大于原热力系统的汽轮机效率；按照目前小汽轮机内效率90%为参考，当作为高温超超临界二次再热机组第5、6级加热器汽源时，可使发电厂标准煤耗降低0.633 g/(kW・h)，当作为常规超超临界再热机组除氧器汽源时，可使汽轮机效率提高约0.25%，标准煤耗降低约0.689 g/(kW・h)；相比于设置蒸汽冷却器，利用回热汽轮机能够更加合理、充分地利用抽汽过热度，能够更大程度地提高回热系统热经济性，节能潜力较大。