燃气燃烧器产生氮氧化物（NOx）的主要原因是燃烧温度过高。
当炉膛温度超过1200摄氏度时，空气中的氮气和氧气在高温下反应生成热力型NOx，温度越高生成量越大。
普通燃烧器的NOx排放一般在120-200mg/m³，而低氮燃烧器通过各种技术手段把排放控制在30-80mg/m³，满足各地越来越严格的环保要求。
一、FGR烟气再循环技术
FGR（Flue Gas Recirculation）是目前低氮燃烧器最常用的技术。
原理很简单：从烟囱或锅炉排烟口取一部分已经燃烧过的烟气（温度约100-150摄氏度，主要成分是CO2、H2O和N2），通过一个循环风机送回燃烧器的进风口，和新鲜空气混合后再进入炉膛。
这部分低温烟气起到了两个作用：一是稀释了氧气浓度，使燃烧速度变慢、温度降低；
二是烟气中的CO2和H2O比热容比空气大，能吸收一部分热量，进一步降低火焰温度。
FGR的循环比例一般在10%-20%之间，循环量太小效果不明显，太大了会导致燃烧不稳定甚至熄火。
百得和利雅路的低氮燃烧器通常内置FGR通道，不需要额外加装循环风机，烟气直接从燃烧头附近的回流孔进入，结构简单、故障率低。
二、分级燃烧技术
分级燃烧是把燃料的燃烧过程分成几个阶段来完成。
第一步在炉膛前端只供给理论空气量的70%-80%，形成缺氧的富燃料燃烧区域，这个区域的燃烧温度较低（约1000-1100摄氏度），NOx生成量大幅减少。
第二步在火焰下游再补入剩余的空气，让燃料充分燃尽。
分级燃烧的好处是NOx生成量低，但缺点是燃烧效率会略有下降，因为第一阶段缺氧燃烧会产生一些未燃尽的CO和碳氢化合物。
所以分级燃烧通常需要配合精确的空燃比控制，确保第二阶段补风量恰到好处。
三、预混燃烧技术
预混燃烧是把燃气和空气在进入炉膛之前先充分混合，混合后的可燃气体通过分布在燃烧头上的数百个小孔喷出，形成无数个小火焰。
这种燃烧方式的特点是火焰短、温度分布均匀，最高温度控制在1000摄氏度以下，NOx生成量极低（可控制在30mg/m³以下）。
预混燃烧的代表产品是全预混金属纤维燃烧器，燃烧头采用不锈钢纤维烧结网，耐高温、寿命长。
但预混燃烧有个安全隐患：燃气和空气在燃烧头内混合，如果回火的话可能引起闪爆，所以预混燃烧器必须配备可靠的防回火装置，比如阻火器和快速切断阀。
另外，预混燃烧对燃气的气质要求也更高，气质不好时容易堵塞燃烧头的小孔。
四、各技术路线对比
从排放水平看，全预混燃烧最好（30mg/m³以下），FGR分级燃烧次之（50-80mg/m³），普通低氮燃烧器（单一FGR）在80-120mg/m³。
从成本看，全预混燃烧器最贵，一台1吨锅炉用的全预混燃烧头大概3-5万元，FGR低氮燃烧器大概1.5-3万元，普通燃烧器几千元。
从维护成本看，全预混燃烧头容易堵塞，需要定期清洗（一般3-6个月一次），FGR系统基本免维护。
所以选型时要根据当地环保要求和预算综合考虑，不是所有地方都需要追求30mg/m³的超低排放。
五、低氮改造注意事项
老锅炉做低氮改造时需要注意几个问题：第一，炉膛尺寸是否足够，低氮燃烧器的火焰通常比普通燃烧器短，炉膛太小会导致火焰冲刷炉壁，造成局部过热；
第二，排烟温度会不会太低，如果排烟温度低于露点温度（天然气燃烧露点约55摄氏度），烟气中的水蒸气会凝结成酸性水，腐蚀锅炉和烟囱；
第三，锅炉热效率会不会下降，低氮燃烧器的过量空气系数通常比普通燃烧器大，意味着更多的热量被烟气带走；
第四，改造后的燃烧器是否与原锅炉匹配，包括安装尺寸、法兰规格、炉膛背压等都要核对清楚。
