إن تقنية الاحتراق المخصبة بالأكسجين، من خلال الحد من محتوى النيتروجين وخفض أحجام الهواء وغاز الفلوغ، تسمح بارتفاع درجة حرارة اللهب بشكل كبير مع زيادة نسبة الأكسجين في هواء الاحتراق. وتشير الأبحاث إلى أنه عندما يصل تركيز الأكسجين إلى ما بين 26% و30%، فإن كل نقطة مئوية إضافية يمكنها رفع درجة حرارة اللهب بمقدار 35 درجة مئوية على سبيل المثال، عند كسر في حجم الأكسجين يبلغ 28% تقريبًا، يمكن أن تزيد درجة حرارة الفرن الكلية بنحو 50 درجة مئوية ومع ذلك، فإن زيادة تركيز الأكسجين إلى ما بعد 30% لا ينتج عنها سوى مكاسب هامشية في درجة الحرارة، في حين تدفع تكلفة توليد الأكسجين إلى الارتفاع بشكل كبير، مما يجعلها أقل جدوى من الناحية الاقتصادية.

ويعمل الاحتراق الغني بالأكسجين على زيادة معدلات احتراق الوقود بشكل كبير مقارنة بالحرق في الهواء. على سبيل المثال، يحترق الهيدروجين بسرعة أكبر من 2 إلى 4 مرات في الأكسجين النقي مقارنة بالهواء، ويحترق الغاز الطبيعي بسرعة أكبر من 10.2 مرة تقريبًا. فمن خلال توظيف احتراق الأكسجين المخصب أو الأكسجين النقي، لا ترتفع سرعة الاحتراق فحسب، بل ويتحسن انتقال الحرارة أيضا. بالإضافة إلى ذلك، تعمل درجات الحرارة الأعلى على تسهيل تفاعلات الاحتراق، الأمر الذي ينتج عنه احتراق أكثر اكتمالاً والتخلص بشكل فعّال من تلوث السخام.

درجة حرارة الإشعال للوقود ليست ثابتة. على سبيل المثال، نقطة التشغيل الخاصة بأول أكسيد الكربون هي 609 درجة مئوية في الهواء ولكن 388 درجة مئوية فقط في الأكسجين النقي. وبالتالي، فإن استخدام احتراق الأكسجين المخصب والأكسجين النقي قد يزيد من حدة اللهب ويزيد من كمية الحرارة المنبعثة.

ويعمل الاحتراق الغني بالأكسجين على خفض حجم النيتروجين، والذي يشكل 4/5 من الهواء ولا يشارك في الاحتراق. وبما أن النيتروجين ينقل أيضاً كمية كبيرة من الحرارة أثناء الاحتراق، فإن استخدام الغاز المخصب بالأكسجين من الممكن أن يخفض من انبعاثات غاز العادم، وبالتالي تحسين كفاءة الاحتراق.

تعزز تقنية الاحتراق الغني بالأكسجين كفاءة استخدام الحرارة. على سبيل المثال، عند استخدام احتراق هواء منتظم في درجة حرارة تسخين تبلغ 1300 درجة مئوية، تكون الحرارة القابلة للاستخدام حوالي 42%. وعند استخدام الهواء مع الأكسجين بنسبة 26%، يرتفع هذا الرقم إلى 56%. في نطاق تركيز الأكسجين من 21% إلى 30%، تتحسن كفاءة استخدام الحرارة بسرعة أكبر مع زيادة تركيز الأكسجين. وهذا التحسن في الكفاءة يترجم إلى توفير أفضل للطاقة.

ومع زيادة مستويات الأكسجين في هواء الاحتراق، ينخفض محتوى النيتروجين، مما يسمح بخفض معامل زيادة الهواء. وهذا بدوره يقلل من استهلاك الوقود ويساهم في توفير الطاقة.