本发明公开了一种变异微通道冷却型表面火焰低NOx燃气装置，包含上下集箱、变异结构水冷组件、由上下集箱与多组平行布置的变异结构水冷组件构建而成的多条致密的变异气流微通道、以及与上下集箱分别连接的进水口和出水口。燃气与空气混合气流经致密变异气流微通道后着火燃烧，但由于变异结构水冷组件吸热，实现气流火焰锋面在变异气流微通道出口与变异结构水冷组件表面的低温表面燃烧、显著降低气流燃烧温度、进而实现低温低NOx燃烧；同时，气流微通道的变异结构显著促进火焰气流的扰动，并与致密的变异结构水冷组件与变异气流微通道相结合，有效防止回火与脱火，进而实现低温低NOx表面燃烧同时，消除局部高温现象、保证燃烧稳定、安全与高效。