本实用新型提供了一种套筒窑上燃烧室的燃烧装置，包括上燃烧室、燃烧器和多个第二煤气喷管，上燃烧室设有炉壁通道，燃烧器安装在上燃烧室的外壁，燃烧器的出口与炉壁通道的连通，并形成烟道；第二煤气喷管穿过上燃烧室的炉壁与上燃烧室连通；燃烧器包括第一煤气喷管和助燃空气套管，第一煤气喷管的一端设有煤气进口，助燃空气套管套设在第一煤气喷管外，助燃空气套管位于第一煤气喷管远离煤气进口的一端，助燃空气套管靠近煤气进口的一端设有空气进口。本实用新型实现了燃料分级燃烧，燃烧器发生一级燃烧，二次煤气喷管发生二级燃烧，解决了套筒窑上燃烧室温度高对耐材损伤严重、燃烬率低，烟气中CO及NO_x含量偏高等问题。