常压加热炉是炼油厂原油常减压分馏装置的主要耗能单元,基于富氧燃烧过程是高效利用能源及降低能耗的有效手段。本文主要通过数值模拟对以天然气为燃料的32 Mw常压加热炉的富氧燃烧特性开展研究,加热炉的辐射室使用基于充分搅拌的反应器燃烧模型。考察了氧含量、过剩空气系数、以及辐射室体积等对天然气燃烧、烟气组成、辐射室温度和燃料节约量的影响,并与普通空气气氛下的天然气燃烧特性进行比较,另外还研究了富氧燃烧技术对对流室传热特性的影响。结果表明:随着氧含量的增大,辐射室温度和热负荷都有所上升,天然气完全燃烧所需要的辐射室体积减小;当氧含量达到23%时,若继续增大氧气浓度,辐射室体积对天然气燃烧以及烟气组成的影响变小;当过剩空气系数1.05提高到1.1时,氧含量对天然气燃烧、烟气组成、辐射室温度的影响最小;采用富氧燃烧技术对对流室的传热特性影响在可控范围内。模拟计算结果与采集的加热炉实际的运行数据进行比较,吻合较好。采用富氧燃烧技术提高常压炉的热效率对炼油厂节能减排的意义重大。