本文就某石化公司炼油厂焦化加热炉(F101A)燃烧效果不理想、炉效低、排烟温度高等问题,从传热、传质、动量传输和化学反应等基础理论出发,结合现场运行及设计数据,建立能真实反映在役加热炉运行情况的模型,并运用流体力学软件Fluent,从改善燃烧和强化传热两个方面着手探讨优化炉内流动、燃烧的方法。一方面建立辐射传热模型,以燃烧器—炉膛—炉管为研究路线,分析了过剩空气系数、预热空气温度等操作参数对管式加热炉内湍流流动、燃烧、污染物生成分布等方面的影响,寻求最适于组织炉内燃烧的操作工况。另一方面通过在燃烧器出口增设旋流器或增设配风器等方法将直流向上的火焰改为旋流火焰,构造炉内的区域旋流与回流以加强燃料和助燃空气的混合均匀度,从而降低对流段上部的烟气温度、改善燃烧、优化流场。通过整体模拟和可行性分析,本文最终确定了符合该焦化加热炉工艺和节能减排要求的最佳工艺参数：过剩空气系数α为1.1,最佳预热空气温度为440K。旋流燃烧的旋流角度为70。。并将以上研究成果应用于现场改造,取得初步的节能效果。