我国能源结构决定了以煤电为主的发电格局,降低燃煤发电机组的能耗是我国火力发电面临的重要任务。为了实现节能降耗的目标,分析大型燃煤发电机组能耗分布状况,对汽轮机回热系统进行优化设计具有重要意义。本文围绕大型燃煤机组能耗分布及回热系统优化设计展开研究,主要研究工作包括：首先,基于单耗分析理论,推导出火电机组的锅炉、汽轮机、回热加热器、小汽机、凝汽器、主再热蒸汽管道、轴封加热器、凝结水泵、给水泵等设备附加单耗的计算方法,建立大型燃煤发电机组稳态工况下能耗空间分布模型；定义了相对降耗效应系数,使第二类设备对机组节能降耗贡献的评价更加具有通用性。最后,论述了能耗分布规律和相对降耗效应系数对大型燃煤发电机组节能降耗的指导意义。其次,基于大型燃煤发电机组能耗空间分布模型,分别对1000 MW超超临界机组、600 MW超临界机组和600MW空冷机组进行案例分析,不仅给出系统总体单耗指标,还给出总体单耗在各设备间的分布情况,即设备的附加单耗。将三种类型机组的能耗分布特点进行比较分析,得到了大型燃煤发电机组能耗时空分布规律,分析了大型燃煤机组节能潜力的大小和部位。最后,根据火电机组定功率变工况分析理论,进行变工况建模,确定回热加热器停运后的系统参数,其目的是为分析回热加热器的降耗效应提供数据。以某1000MW超超临界机组为案例,计算加热器的降耗效应、附加单耗和相对降耗效应系数。通过分析,发现了回热加热系统设计的不合理之处,提出1000MW超超临界机组回热系统优化方案,并对优化方案进行经济性分析,为大型燃煤机组回热系统的优化设计提出指导。