为了改善能源结构不合理的现状和由此造成的生态环境污染问题,发展高效、低污染排放的超低热值燃气燃烧技术具有非常重要的现实意义。将多孔介质燃烧技术应用在超低热值燃气燃烧,提高超低热值燃气应用范围和降低污染物排放,对提高能源利用率和环保具重要意义。研究和掌握多孔介质内部模块化布置结构对燃烧特性的影响规律以及认识其内在的燃烧机理,对开发新型燃烧器具有重要的理论和工程指导意义。论文系统地研究了模块化多孔介质结构对超低热值燃气燃烧的热值适应性、燃烧强度范围及污染物排放等影响规律。揭示了改变多孔介质内部模块化结构来实现优化燃烧特性的机理。研究结果对开发适用于超低热值燃烧的新型燃烧器,实现高效清洁燃烧提供了试验和理论指导。主要研究内容及成果如下:对均匀和渐变两种多孔介质结构,研究了不同结构对预热时间的影响。探究了不同预热温度对超低热值燃气燃烧的影响规律。发现了预热温度对超低热值燃气实现稳定燃烧起到重要作用,渐变型比均匀型结构可以更好地促进热量回流,对燃烧有促进作用。获得了燃气热值和预热温度对燃烧产物中CO排放的影响规律。搭建了低热值燃气在环缝回热模块化多孔介质中燃烧的实验台,采用了在轴向和径向孔径均发生变化的模块化多孔介质结构设计,并在燃烧室外布置了一个环形空间进行强化预热和蓄热。通过实验详细研究了不同的模块化多孔介质结构对超低热值燃气的热值适应性、燃烧强度范围及燃烧产物中CO排放等影响规律,以及在内外筒环缝中添加金属纤维对燃烧特性的影响规律。发现了多孔介质内部不同的模块化结构可以改变其对热值的适应性。获得了模块化结构可以使更低热值的燃气实现稳定燃烧的规律。研究发现了环缝中添填充金属纤维对超低热值燃气燃烧和火焰的稳定有促进作用。同时,研究了模块化结构对燃烧产物中CO排放的影响。获得了多孔介质内部不同布置结构对CO排放的影响规律。优化模块化布置结构可以使燃烧产物中CO含量降低,更有利于控制污染物的排放,揭示了通过改变多孔介质模块化结构实现优化燃烧特性和降低污染物排放的机理。采用了通入水蒸汽的办法来降低CO含量的试验研究。目的是通过水蒸汽进入燃烧器中被热解产生OH-来降低CO的产生。研究发现加入水蒸汽后燃烧室内温度变化很小,但燃烧产物中CO的含量降低。分析了通入水蒸汽降低污染物排放的机理,为降低超低热值燃气燃烧中污染物排放提供了一种解决方案及研究方向建立了超低热值燃气在模块化多孔介质中燃烧的数值模型,详细模拟了不同点火位置、不同预热温度、不同组合结构以及环缝中有无金属填充对多孔介质燃烧特性的影响规律。发现出口端点火比入口端点火对燃烧有利,发现预热温度是超低热值燃气稳定燃烧的重要影响因素。分析了内外筒之间环缝内填充金属纤维增强稳定燃烧的原因,揭示了增加环缝空间强化预热效果对多孔介质燃烧的影响机理。发现了渐变型和模块化结构对燃烧稳定性和回热效果比均匀结构好,模块与渐变结构比较,模块型的下游温度更低,说明模块型结构对热量的回流效果更好。采用数值模拟方法详细研究了超低热值燃气在三种比较典型的模块化多孔介质结构中的燃烧特性。进一步获得了不同模块化多孔介质布置结构对超低热值燃气燃烧特性的影响规律。发现了沿流动方向孔径逐渐变大的结构由于有利于辐射传热,比沿流动方向孔径逐渐减小的模块结构燃烧特性好,而且污染物减排效果更优。分析了模块化结构改善超低热值燃气热值适应性、稳定燃烧极限范围以及CO排放量的燃烧机理。获得了优化超低热值燃气燃烧特性的多孔介质内部模块化结构的布置规律,并给出了较优的模块化结构方案。