一种用于火筒式油田加热炉的内置弥散燃烧装置与方法，属于火筒式油田加热炉技术领域。所述装置和方法包括两次燃料分级和三次空气分级，在火筒的燃烧阶段，一级燃料和一级空气在一次燃烧腔体内燃烧，二级燃烧通过弥散管将燃料输送到火筒深处，并与互为错位补充的二级空气和三级空气混合后，在背向火筒壁面方向上进行缓慢弥散燃烧。本发明将燃料燃烧火焰拉长，燃烧强度降低，可以有效降低火筒局部高温造成的集中热应力，避免因高温造成的设备烧损问题，工艺结构简单，便于弥散燃烧装置更换维修，相比于传统火筒式油田加热炉燃烧装置，降低了燃烧消耗和运行成本，保证火筒式油田加热炉的高效、长周期运行。