随着全球气候变暖的形势日益严峻,控制以CO2为代表的温室气体排放已成为全世界关注的重要课题。中国是CO2排放总量最大的国家之一,其中中国的电力工业(主要是近8亿千瓦的现役燃煤发电机组)所排放的CO2可达全国总量的近一半。因此,我国燃煤发电机组的CO2减排对应对和减缓全球气候变暖有着极为重要的意义。目前,国内外学者已从不同角度对电厂化学吸收法CO2捕集技术进行了研究,获得了一些进展,然而,针对中国国情的充分考虑现役机组运行特性的燃煤电站大规模脱碳的系统集成与经济性分析研究尚少。本学位论文从现有的CO2捕集技术入手,重点研究了针对现役火力发电机组的化学吸收法CO2捕集基本流程和模型,揭示了化学吸收法碳捕集电厂实际存在的抽汽点工程约束。在此基础上,本文提出了一种以压力集成、热力集成和低压缸流量优化为核心集成手段的系统耦合方案,并用Aspen Plus对该方案与无系统耦合的化学吸收法CO2捕集流程进行了热力性能和技术经济性等多方面的对比和分析。更进一步,在充分分析新建CO2捕集火力发电机组与现役机组CO2捕集流程之间区别的基础上,本文提出了基于单缸背压式汽轮机的燃煤电站CO2脱除集成系统,该设计方案在捕捉CO2的同时能大幅提升发电效率,为新建CO2捕获燃煤发电机组的设计和研究提出了新的方案和思路。除了以上对化学吸收法CO2捕获技术的研究外,本文还从CO2减排的另一种途径——提高能源利用率着手,分析燃煤电厂低负荷运行时炉内燃烧不稳定、燃烧效率差等现状,提出了两种燃用低质煤的燃烧器设计技术方案,并进行了详尽的分析。