CO₂的大量排放已成为关注的话题,而治理燃煤电厂CO₂的排放是当务之急。在目前几种燃煤电厂CO₂减排技术路线中,富氧燃烧是最有竞争力的减排技术,由于这种技术在常规电厂基础上增加了空分系统和烟气处理系统,因此增加了系统的造价成本和运行过程中的电耗,从而降低了整个电厂的供电效率并且增加了供电成本。因此,对整个富氧燃烧发电系统进行建模分析和优化及经济性评估是很有必要的。本文将富氧燃烧系统的耦合优化和经济性评估作为主线,以某电厂N600-24.2/566/566机组作为研究对象和Aspen Plus软件作为研究工具,建立了一套将空分系统、二氧化碳压缩纯化系统和传统发电系统相结合的氧燃烧发电系统的流程工艺。从模拟的结果来看,空分系统和锅炉热力系统模拟计算的结果和实际空分厂家及电厂运行数据非常接近,结果准确合理,而烟气处理系统的模拟结果也可以达到大规模CO₂管道运输要求。在所建的富氧燃烧系统模型基础上,分别对各子系统的运行参数进行优化和对三大系统的耦合优化,并获得优化参数。结果表明,当对传统电厂改造成富氧燃烧电厂时,供电效率由原来的37.69%降低到25.62%,对整个系统进行优化后,系统的供电效率可以提高3.11%,而最佳供养浓度为98%。利用优化后的功耗数据和模拟的相关结果以及整个系统的年度化成本作为参考,计算系统单位发电成本,CO₂减排成本和捕集成本,综合考虑CO₂排放收税和高纯度CO₂出售对系统经济性能的影响,同时从整个系统的经济性方面来考虑,提出一种最经济最优的运行方式。结果表明,富氧燃烧供电成本比常规电厂高46.3%,CO₂的减排成本是172$/t,CO₂捕集成本是129$/t。综合考虑碳税或碳销售时,富氧燃烧电厂将比常规电厂表现出明显优势。另外,从系统的稳定经济运行角度分析了空气泄漏和干湿循环方式对系统的经济性影响,分析结果表明,干湿相结合循环是最佳选择,为保证CO₂的回收率在90%以上,空气泄漏必须控制在5%以内,并且泄漏系数每增加1%,系统的供电成本增加约0.5%。