本文是在原有的超低热值燃气多孔介质燃烧器的基础上进行优化改进。着重研究不同热值时,多孔介质积木式排列结构对燃烧器稳定燃烧的极限以及极限工况所对应的污染物排放的影响,力求通过对比不同的积木式排列结构所对应的燃烧极限来找到一种在热值适应性和低污染排放等方面综合性能比较突出的结构。本文的研究成果为超低热值气体的高效清洁利用提供了一条新的途径。本文通过数值模拟的方法依次探索了三种积木式内芯结构,分别为CAPM-A型、CAPM-B型和CAPM-C型。针对CAPM-A型内芯结构,我们还进行了试验研究并与相应的模拟结果进行了对比验证。在CAPM-A型内芯结构中,多孔介质的孔径从上游到下游成逐渐变小的趋势而CAPM-B型内芯结构与此正好相反。研究结果表明:CAPM-B型内芯结构的热值适应性较好,其能够燃烧最小热值为1.2MJ/Nm3的气体,而CAPM-A型内芯结构对应的最小热值为1.4MJ/Nm3;此外在稳定燃烧区域的范围和低污染排放方面,CAPM-B型内芯结构的性能也都优于CAPM-A型内芯结构。以上结论进一步说明了积木式排列的多孔介质内芯结构在孔径上应该遵循从上游到下游逐渐变大的趋势。考虑到贴近内筒壁面侧的多孔介质的孔径会影响到对内外筒间新鲜燃气的预热效果,我们在CAPM-B型内芯结构的基础上又探索了CAPM-C型内芯结构,其与CAPM-B型内芯结构的区别在于贴近壁面处的多孔介质要比相应的CAPM-B型的多孔介质的孔密度小5PPI。研究结果表明:CAPM-C型内芯结构的热值适应性较差,其能够燃烧最小热值为1.5MJ/Nm3的气体;此外在稳定燃烧区域的范围和低污染排放方面,CAPM-B型内芯结构的性能也都优于CAPM-C型内芯结构。对于各个内芯结构而言:不论是回火极限还是脱火极限,极限工况的功率随着热值的增大而增大;热值一定时,脱火极限的功率大于相应的回火极限;介于脱火极限和回火极限之间的稳定燃烧区域的范围随着热值的提高而变大;热值一定时,回火极限对应的CO排放量大于脱火极限时的CO排放量;CO的排放量随着燃气热值的减小而大大增加。对比各个内芯结构的结果表明:在其它条件一致时,CAPM-B型在热值适应性、稳定燃烧区域的范围和低污染排放上综合性能优于其它排列结构。采用CAPM-B型内芯结构时,超低热值燃气多孔介质燃烧器稳定燃烧对应的最小热值为1.2MJ/Nm3,相应的能够满足稳定燃烧的的最小燃烧强度为61.15 kW/m2,对于燃烧强度大于61.15 kW/m2的工况只要选用合适热值的气体就都能在此多孔介质燃烧器中实现稳定燃烧。