我国有大量的超低热值燃气由于难以正常燃烧而被放空排掉，既污染环境又浪费能源。利用多孔介质燃烧技术可以有效解决超低热值燃气的燃烧利用，达到节能减排的效果。本文利用试验研究和数值模拟相结合的方法，对多孔介质燃烧器进行结构设计，实现了燃烧放热的回流，优化着火条件和燃烧室温度分布，提高燃烧强度和火焰稳定性，满足超低热值燃气燃烧的条件。建立了超低热值燃气多孔介质燃烧试验系统，用甲烷和氮气进行配制出热值为2MJ/m3和1.5MJ/m3燃气，并采用液化石油气-空气预混气体燃烧方式对燃烧室进行预热，分别在均匀型、渐变型多孔介质燃烧器中进行了燃烧试验，得出渐变型多孔介质结构比均匀型多孔介质结构对火焰稳定性具有很好的促进作用；预热温度对超低热值燃气燃烧起到了决定性作用，预热温度过低，火焰熄灭，预热温度过高火焰发生回火。燃气热值越低，保证稳定燃烧的预热温度越高。在保持燃烧强度不变情况下，降低燃气热值，使燃烧反应速率降低，污染物排放量增加。利用FLUENT软件建立了二维轴对称结构的多孔介质燃烧器模型。进行了试验结果的验证后，以热值为2MJ/m3和1.5MJ/m3的超低热值燃气为例，模拟预测了均匀型、渐变型和积木型三种排列组合的多孔介质燃烧器中火焰的燃烧特性。研究结果表明：在保持监测点预热温度一定的情况下，在尾部点火有利于超低热值燃气的燃烧，但需要的预热时间增长；积木型排列的多孔介质结构对超低热值燃气的燃烧稳定性有利；在预热室（内外筒之间的套筒空间）加入金属多孔介质后，由于燃烧器整体蓄热能力提高，火焰温度升高，对超低热值燃气的燃烧特性以及污染物排放量的抑制，都起到了好的作用。模拟结果还表明，在当量比为1时，超低热值燃气燃烧产生的一氧化碳较多，且随燃气热值降低而增大，随预混气体流量的增大而增大；将当量比减小到0.83时，可以使一氧化碳排放量有大幅降低。