本论文在分析综述了辽河油田注汽锅炉燃用高粘度稠油时存在的问题的基础上，首先对燃用稠油的注汽锅炉进行了正、反热平衡试验，分析了注汽炉热效率偏低、排烟热损失偏高的主要原因是原喷油嘴改烧高粘度稠油时雾化和燃烧效果差、换热面积灰严重、排烟温度太高。对此，本文提出了以下技术改造措施： 1．对原内混式旋流型喷油嘴进行改造，改用Y型喷嘴，进行了喷嘴改造的设计计算和相应配风器的改造设计计算，比较和校核了其雾化效果。改进的喷油嘴使稠油雾化效果更好，燃烧更充分。 2．提出了采用适合于注汽炉实际工况的重力热管式空气预热器的设计方案，对烟气的余热回收进行了详细的热力计算和设计。采用热管式空气预热器，利用排烟热量加热冷空气，降低了烟气温度，减少排烟热损失，提高注汽炉热效率。 3．对锅炉本体进行了燃料燃烧计算、炉膛结构热力计算、对流受热面结构热力计算、锅炉给水加热器结构参数设计、烟道阻力计算及锅炉元件强度校核等；改进了水冷壁布置使换热效果更好，减少辐射换热损失；改进对流段结构，更充分的利用炉膛出口烟气余热，提高热效率；并且进行了烟气阻力计算、热效率计算和能量平衡测试，对改进后的稠油燃料和改进前进行了对比，燃烧状况和热效率有明显改善。