为实现全球碳排放量尽快达到峰值来缓解全球温室效应,寻求切实可行的碳减排途径成为研究人员的关注重点。富氧燃烧作为一种重要的碳减排技术,将发挥重要作用。系统能耗、资源消耗和投资运营成本的增加阻碍了富氧燃烧技术的商业化进程。针对上述情况,本文使用Aspen Plus对350MWe富氧燃烧系统进行过程建模,并基于建立的仿真模型开展集成优化、水耗分析和经济分析的研究工作,为富氧燃烧系统的商业化运行提供数据支撑和技术参考。首先,针对350MWe煤粉富氧燃烧发电机组关键设备进行选型,并通过Aspen Plus搭建全系统仿真模型,模拟参数与系统设计参数误差控制在5%以内。研究表明,当基准空气燃烧机组净发电效率为41.56%时,富氧燃烧机组湿循环和干循环的净发电效率分别为31.36%、31.12%。通过灵敏度分析对9种运行工况研究发现,漏风率和过氧量增加均会导致烟气中CO2浓度降低,但O2浓度增加的作用相反。从能耗角度来说,O2浓度、漏风率和过氧量的增加均会使系统的能耗增加。基于过程模型并结合（火用）分析和夹点分析对350MWe富氧燃烧机组进行集成优化。通过（火用）分析发现,整个富氧燃烧系统的总输入（火用）中约65.76%被破坏,锅炉岛和汽机岛是系统的主要（火用）损单元,分别占总（火用）损的78.89%和9.37%。与CO2捕集相关的空分系统和CO2压缩纯化系统,其压缩过程中（火用）损较大。根据（火用）分析的结果结合夹点分析,选择全系统冷、热物流进行热量集成。基于10℃的最小温差下,系统回收热量111.4MW,优化后系统净发电效率为33.07%,提升了1.95%。最后在水耗和技术经济两方面对350MWe富氧燃烧系统展开分析。从燃料供应、基础设施、系统运行及CO2运输和储存等阶段对富氧燃烧系统进行生命周期水耗分析表明,系统生命周期取水量和耗水量分别为4522.05L/MWh、3548.53L/MWh。经济性分析结果表明,350MWe富氧燃烧机组的供电成本为455.60（?）/MWh,CO2减排成本为213.56（?）/t-CO2。煤价和ASU功耗对富氧燃烧系统供电成本和CO2减排成本影响显著。