方箱型常压加热炉具有热功率大、处理量高的特点,与传统的圆筒炉相比,方箱炉更能适应未来工业的发展。而在目前的文献中,对于方箱炉的研究却比较少,所以对方箱炉进行系统的数值模拟研究,对石油化工行业的发展有着重要的意义。本文利用数值模拟,系统地探讨了方箱型常压加热炉炉膛内的燃烧过程和炉管耦合传热,得到了加热炉炉膛内速度分布、温度分布、火焰形状、组分分布以及炉管温度分布,并与实际运行数据做了对比,两者数据接近,说明使用的计算模型和方法比较可靠。本文分别比较了不同过剩空气系数、配风比例和燃料组分对加热炉燃烧过程的影响,确定较优的过剩空气系数和配风比例,得出了不同燃料组分对燃气燃烧过程的影响。当二次风比例控制在0.7-0.75的范围内,过剩空气系数控制在1.05左右时,加热炉的燃烧状况最好。选用适当的过剩空气系数和配风比例可以保证加热炉的正常运行,提高加热炉的工作效率,这对加热炉的运行有一定的参考意义。本文研究了燃烧器喷孔直径和角度对加热炉燃气燃烧过程的影响,这对燃烧器结构的优化有一定积极意义。结果表明,加热炉的热效率在直径为3.5mm时达到最高。本文构建了三维全尺寸带炉管的加热炉的几何模型,全部使用结构化网格,没有做任何简化,通过分区耦合传热计算,对工业规模的加热炉燃烧过程以及炉管耦合传热进行了系统的研究。