本发明提供一种利用大气压微波等离子体炬增强燃烧的装置，属于燃料燃烧技术领域。主要特征是将气体燃料通过补燃室加入到氧化剂等离子体炬余辉区，并结合二次燃烧方法来辅助增强燃烧。该装置主要包括微波等离子体炬发生器、气流输送系统、补燃室、燃烧室、尾气收集装置、二次燃烧送气系统、废气处理系统。气体燃料以切向气流的形式进入补燃室，在补燃室的开口端与氧化剂等离子体炬混合燃烧，注入到燃烧室。同时，二次燃烧送气系统能够将燃烧不充分的尾气返送至补燃室进行二次燃烧。此方法能够精确控制点火，增强燃烧火焰稳定性，提高燃烧效率，拓宽稀燃极限，并且补燃室结构简单、灵活，设备投资与维修成本较低。实验证明这个技术发明能够显著增强燃烧效果，实现提高经济效益与减少环境排放的有效结合。