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燃油階段燃燒型低NOx燃燒器能夠降低NOx的生成量，主要是很好的組織了空氣動力工況和燃料與空氣的混合。在燃燒器出口設置旋流葉片，以達到一定的旋流強度，燃料噴向外旋流層的內表層，使燃料與一次空氣、部分二次空氣均勻混合形成燃料過濃燃燒區;在燃料過濃區未燃燒的可燃物再與高速的外層氣流混合形成燃料過淡燃燒區，終完成燃燒過程。熱能生產的低氮燃燒器投入到市場以來，已被廣泛應用于鍋爐、窯爐、機械、石化、冶金、火電、陶玻等行業。

這種燃燒方法有別于前面所講的二段燃燒，在燃料過濃區，由于高溫煙氣回流，火焰溫度較低，而且空氣不足，因而不僅能抑制溫度型NOx，而且還能減少燃料型NOx的生成量，由于整個火焰被外層旋轉氣流包圍，燃料過濃區內產生的和NO在通過燃料過淡區時，將繼續燃盡。這種燃燒器能使NOx濃度降低50%左右。有助于空氣與燃料的充分混合，擴散盤：其特殊的結構能夠發生旋轉氣流。

傳統的燃燒器生成的氮氧化物含量通常在120~150毫克，而低氮燃燒器就是指通過各種技術，將燃燒時氮氧化物的生產量降低到30~80毫克左右。而隨著技術的不斷更新，現在也有低能將氮氧化物的排放降低到30毫克之下的超低氮燃燒器的出現。

傳統的鍋爐燃燒器NOx排放在120~150毫克左右。低氮燃燒器通常是指NOx排放在30~80毫克的燃燒器。NOx排放在30毫克以下的通常稱為超低氮燃燒器。

其中FGR低氮燃燒器通常能夠將NOx在全火范圍內控制到65毫克，極限大約在40毫克左右，進一步降低NOx排放可能導致燃燒不穩定，或者犧牲可調比等弊端；

表面燃燒超低氮燃燒器通常能夠將NOx在全火范圍內控制到30毫克以內，其優點是安裝簡單，不需要FGR煙氣再循環管道；其主要缺點是需要過濾空氣，加大了維護工作量；同時氧含量在7%左右，降低了部分燃燒效率。