在我国，燃煤锅炉排放大量CO2，加快研发燃煤碳捕捉封存技术成为实现大规模碳减排的首要任务。富氧燃烧技术能够有效的捕集燃煤锅炉电站排放的CO2，并明显减少NOx、粉尘等污染物排放，可以实现真正意义上的近零排放。当前各科研机构的研究规模主要是小试与中试，因此必须发展高参数的富氧燃烧锅炉系统，满足大规模的商业应用的需要。本文以四种锅炉：中压锅炉（38.5t/h）、高压锅炉（220t/h）、超高压锅炉（695t/h）、亚临界锅炉（2019t/h）为研究对象，分别对其进行空气气氛与富氧燃烧气氛下的热力计算，对热力计算结果进行分析得出富氧燃烧锅炉的放大规律，从而获得适用于富氧燃烧锅炉的设计方法，并进行校核计算，确定富氧燃烧锅炉的设计原则。首先，对四种不同参数锅炉分别进行空气气氛与富氧燃烧气氛下的热力计算并对比分析。结果表明：空气锅炉结构在富氧燃烧气氛下运行时，烟气量明显减少，烟气流速降低，换热效果不理想。炉膛内辐射传热量变化较小，炉膛容积热负荷、截面热负荷都有不同程度的降低。提出了新建富氧燃烧锅炉的设计方法：对空气锅炉的烟气通流截面积、各传热面面积进行优化，提高烟气流速，并保证各受热面传热量与空气气氛相比不超过10%。其次，对优化后的新建富氧燃烧锅炉进行热力计算并分析结果。分析得出：烟气流速与空气气氛相当，受热面传热量达到设计要求，各受热面传热系数较空气气氛增大，锅炉热效率升高，富氧燃烧锅炉的优化方法可行。最后，分析优化过程，得出受热面与锅炉结构的变化规律。分析表明，各烟气通流截面积与空气锅炉相比都减小约21%，这与烟气量减少份额比较接近；受热面面积大幅减小，且随着锅炉参数的增加，减小幅度增大。最终确定了富氧燃烧锅炉主要参数选择方法及设计原则，为富氧燃烧锅炉的设计计算提供基础性依据。