低NO_x煤粉燃烧器通过特殊的结构设计，采用空气分级、燃料分级、浓淡燃烧和烟气再循环等技术措施，尽可能地降低燃烧区的氧浓度和火焰的峰值温度，减少在高温区的停留时间，抑制NO_x的生成，或使已生成的NO_x在下游区域还原成N₂（图1）。其中空气分级是应用最广、比较成熟的低NO_x技术。电站锅炉上采用的低NO_x燃烧器的结构型式很多，随制造厂的不同而有较大的差异，但基本原理类同。

图1 低NOx旋流煤粉燃烧器

将二次风分成内二次风和外二次风两股气流，通过调风器和旋流叶片控制各自的风量和旋流强度，以调节一、二次风的混合，使其在燃烧器出口附近的火焰根部形成缺氧富燃料区，使燃烧推迟，火焰温度降低，NO_x的生成量减少，在下游形成富氧的燃尽区，保证燃料的完全燃烧（图2）。低NOx直流燃烧器如图3所示。

图2 双调风旋流燃烧器

图3 低NOx直流燃烧器

基于进一步降低NO_x和防止水冷壁结渣与腐蚀的需要，在此基础上又采用宽调节比一次风喷嘴和偏置二次风燃烧技术（图4）。宽调节比喷嘴利用入口弯管和水平隔板把一次风分隔成上浓下淡两股气粉流，或用扭转隔板将其分隔成左右浓淡两股气粉流，形成浓淡偏差燃烧，既可降低NO_x，又有利于稳燃；偏置二次风使一、二次风气流以不同的夹角喷入炉膛，这样既能延迟一、二次风的混合，控制初始燃烧区的空气量，又能降低燃烧器区域的局部高温，有利于抑制NO_x的生成。

图4 宽调节比燃烧器

除采用空气分级、烟气再循环技术外，还利用分配器弯头中气流的转弯和一定的管内流速，重新分配煤粉浓度。弯头外侧浓相气粉流进入上部浓粉喷嘴，内侧淡相气粉流进入下部淡粉喷嘴，使两者的煤粉浓度比达到9∶1，实现上下浓淡偏差燃烧，降低NO_x的排放量（图5）。

图5 PM型低NOx直流燃烧器

在一次风喷口上、下送入再循环烟气，因烟气吸热和稀释了氧浓度，使燃烧速度和燃烧区温度降低；同时，因二次风喷口远离一次风喷口，在一次风出口附近产生还原性气氛，从而抑制NO_x的生成（图6）。

图6 再循环烟气燃烧器

对于采用低NO_x燃烧器的锅炉，除燃用贫煤和无烟煤的以外，经过燃烧优化调整后，通常均可使NO_x的排放量低于650毫克每立方米（O₂浓度为6%的情况下，液态排渣锅炉NO_x的排放量会比较高）。对已有锅炉改用低NO_x燃烧器时，因燃烧推迟而可能使效率降低。