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低NOx燃烧器降低NOx排放的研究论文
引言
我国作为世界能源利用大国之一，随着市场经济的不断深入和发展，工业化的程度不断提高，化石燃料的消耗是非常巨大的，随之而来的是严重的环境污染问题。
在我国能源结构中，煤炭占了主要地位，从1980年以来煤炭在能源消耗总量中一直在75%以上，石油和天然气分别约占20%和5%,因此煤炭是我国主要利用的能源。
而煤炭消耗过大引起的二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物排放问题亦日趋严峻，再加上我国对这方面的研究起步较晚，技术还不能达到世界顶级水平，这就决定了我国煤炭燃烧产生的二氧化硫和氮氧化物的排放量较高，氮氧化物则占亚洲氮氧化物总排放量的49%，这意味着我国对于酸性气体排放的控制和研究面临着严峻的考验。
随着环保意识的增加，政府和人们重视程度的提高，对于环境治理和保护的投入也不断提高，研究亦不断深化。
近十多年来我国环境保护和治理工作己取得了不小的进展。
煤燃烧过程中释放大量的有害物质，火力电厂每吨煤炭排放的各种污染物数量见表1-1，可见火力发电是NOx的主要发生源，随着我国电力行业的发展，尽管大容量机组在总装机容量中的比例不断增加，发电煤耗也不断下降以及单位发电量NOx的排放也在逐年减少，但是由于发电量的迅速发展，2000年燃煤发电厂NOx排放为290万吨，预计2010年加上汽车等燃油产生的NOx,我国的NOx总排放量可能超过1001万吨。
所以，研究NOx的生成机理、探索控制NOx排放量的途径和方法，用以降低火力发电厂的NOx排放，对于我国的环境保护和国民经济的发展是十分重要的。
[1]
表1-1每吨煤炭燃烧各种污染物排放量kg／t
污染物
二氧化碳
碳氢化合物
氮氧化物
二氧化硫
灰渣
烟尘
数量
0.35
0.091
9.08
1672s
1000AC
1000A（1-C）
注：
s为含硫率，A为含灰率，C为除尘率
表1-22000年和2010年火电厂NOx污染治理目标
2000年
2010年
从1997年起，新建300MW以上火电厂必修采用低氮燃烧方式，降低NOx排放量，三级燃烧技术争取进入商业应用。
仍以调整燃烧方式，采用低氮燃烧方式为主，降低NOx或同时脱NO和脱SO2装置。
氮氧化物控制技术可分为两大类，即燃烧中控制技术和燃烧后控制技术。
其中燃烧中控制技术是根据氮氧化物的形成机理而开发的，主要有低氧燃烧法，分级燃烧法，烟气再循环法，低NOx燃烧器法等；燃烧后控制技术可分为干法，湿法和干一湿结合法三大类，其中干法又可分为选择性催化还原法，吸附法，电子束法;干一湿结合法是催化氧化和相应的湿法组合而成的一种脱氮方法。
在多种脱氮技中,SCR、SNCR技术能大幅度地把NOx排放量降低到200mg/Nm3以下,因而受到发达国家的青睐,被大规模的工业应用。
但是由于它们都是对燃烧后的烟气进行处理,因而均需要额外的设备及场地。
且SCR技术由于需要价格昂贵的催化剂,因而运行费用高；而SNCR技术的有效反应温度范围狭窄。
各种低NOx燃烧技术与尾部烟气脱硝相比,具有应用广泛、简单、经济等特点,而且对于即使因为排放标准的原因而采用烟气脱硝的机组来说,低NOx燃烧技术的实施也可以提高烟气脱硝的效率和降低其成本。
考虑到我国目前的国情,在今后一段时期内,我国更适合发展投资少且比较有效的低NOx燃烧技术。
通过锅炉运行调整、精确地测量与控制风煤量,实现优化燃烧可较大幅度地降低NOx排放而不引起运行费用的增加。
综合考虑NOx值和成本两个方面，使用低NOx燃烧器是既经济又有效方法。
第一章氮氧化物的形成机理和控制途径
1.1氮氧化物的危害
氮氧化物（NOx）是一种危害人体健康和破坏大气环境的剧毒污染物,[2]主要是在燃烧过程中产生的。
燃烧过程中生成的氮氧化物主要是NO和NO2,通常把这两种氮的氧化物称为NOx,其中NO约占90%以上。
NOx已成为与CO,SO2并列齐名的主要污染物。
NO为无色无味的气体,它与血红蛋白的亲和能力强,破坏人畜血液中的血红蛋白,容易造成缺氧;且NO氧化成NO2,其毒性更强,对人的眼睛和呼吸器官有强刺激作用;此外NO还有致癌作用,对细胞分裂和遗传信息的传递有不良影响。
NO2红棕色,溶于水,具有氧化性,人呼吸时,可达肺部,引起呼吸系统疾病,此外NO2在紫外线的照射下,与碳氢化合物作用,形成臭氧（O3）为主的光化学氧化物,称为光化学烟雾,构成对大气环境的严重污染,引起肺气肿、哮喘、支气管炎,乃至死亡。
SO2对人体的危害立竿见影,当时就有反应,而NOx的危害是在不知不觉中缓慢积累,其危害隐蔽而持久。
引发一系列明显的NOx综合症,诸如胸闷、头晕、乏力、呼吸系统不畅及老年痴呆症等,以致在人发病后竟不知病源来自何方。
NOx又被称为“隐形杀手”。
国家环保局从我国实行可持续发展战略,促进经济和社会协调发展的高度,制定了“九五”、“十五”NOx环境整治的总目标,并积极考虑逐步开征NOx排放税。
国家环保局最新修订的《火电厂大气污染排放标准》（GB13223296）对于300MW及以上机组要求NOx排放量不超过650mg∕m3,这一规定已于1997年1月1日实施。
1.2氮氧化物生成机理
煤燃烧产生的NOx即氮氧化物,NO占有90%以上,NO2占5%-10%,NOx生成机理一般分为如下三种。
[3]
1.2.1热力型NOx生成机理
分子式:
N2+O2→2NO（1-1）
NO+1/2O2→NO2（1-2）
热力NOx的生成量和燃烧温度关系很大,在温度足够高时,热力NOx的生成量可占到NOx总量的30%,随着反应温度T的升高,其反应速率按指数规律增加。
当T<1300℃时,NOx的生成量不大,而当T>1300℃时,T每增加100℃,反应速率增大6～7倍。
T<1300℃时,NOx的生成量不大,而当T>1300℃时,T每增加100℃,反应速率增大6～7倍。
1.2.2快速型NOx生成机理
快速型NOx是在碳氢化合物燃料在燃料过浓时燃烧,燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基和空气中氮气反应生成HCN和N,再进一步与氧气作用以极快的速度生成,其形成时间只需要60ms。
快速NOx在燃烧过程中的生成量很小。
影响快速NOx生成的主要因素有空气过量条件和燃烧温度。
1.2.3燃料型NOx生成机理
由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。
由于燃料中氮的热分解温度低于煤粉燃烧温度,在600～800℃时就会生成燃料型NOx,它在煤粉燃烧NOx产物中60～80%。
在生成燃料型NOx过程中,首先是含有氮的有机化合物热裂解产生N,CN,HCN和等中间产物基团,然后再氧化成NOx。
由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成,故燃料型NOx的形成也由气相氮的氧化（挥发分）和焦炭中剩余氮的氧化（焦炭）两部分组成,其中挥发份NOx占燃料型NOx大部分。
影响燃料型NOx生成的因素有燃料的含氮量、燃料的挥发分含量、燃烧过程温度、着火阶段氧浓度等。
燃料的挥发分增加NOx转换量就越大;火焰温度越高NOx转换量就越大;挥发分NOx转化率随氧浓度的平方增加。
1.3氮氧化物生成的影响因素及其控制途径
1.3.1热力型NOx的影响因素及控制途径
热力型NOx的生成是一种缓慢的反应过程，是由燃烧空气中的N2与反应物如O和OH以及分子O2反应而成的。
温度是影响NOx生成的最重要和最显著的因素。
空气中N2在高温下氧化，是通过一组不分支的链锁反应进行的。
所以，降低热力NOx的生成主要采用如下具体措施：
①降低燃烧温度，避免局部高温;
②降低氧气浓度;
③缩短在高温区内的停留时间;
④在偏离a=1的条件下进行燃烧。
1.3.2燃料型NOx的影响因素及其控制
对于燃料型NOx,燃料中的N通常以原子状态与各种碳氢化合物相结合，形成环状化合物或链状化合物。
如氮苯CSH6N,芳香胺C6H6NH2等。
与空气中的氮相比，其结合链能量较小，在燃烧时很容易分解出来，经氧化反应生成大量的燃料型NOx。
影响燃料型NOx的因素主要有:
①燃料与氧的化学当量比燃料与氧量的化学当量比在燃烧过程中影响燃料氮向NOx的转化率，早期研究表明:
随着当量比的增加，进入燃料过浓区域后，燃料氮向NO的转化率降低，而相应地向HCN和NH3的转化率却增加了，其中存在一个最佳当量比使NO转化率达到最小值。
超过此最佳当量比后，若继续增加当量比，燃料氮向NO的转化率却开始增加，这主要是由于HCN和NH3与多余的空气混合后又部分转化为NO的缘故而造成的。
Rees等人研究了一阶化学当量比对烟煤烟气中NO排放的影响，试验是在一环形的燃煤量13.5Kg/h的小燃烧器上进行的，中心是一次风，外环是同轴的二次风入口。
试验结果发现:
最小的NO排放出现在当虽比为0.6-0.7之间，这时的总含氮成分（NO.NH3和HCN）的排放量相对当量比为1.15时的大致降低50％。
Asay等人在相似的燃烧器上通过变化二次风总量针对不同的当量比计算了燃烧时NO的生成总量，当量比分别为：
0.57，0.87和1.17，得到NO排放最少的是在当量比最小的条件下，含氮成分总量最少是在当量比为0.87的条件下。
可见当量比是影响NOx排放的重要因素之一。
②燃烧区温度
燃料型NOx对温度的依赖性虽然不如热力型NOx那么明显，但在当量比较低时，温度的影响不容忽视。
试验发现，NOx的浓度随火焰温度的增加而降低，这是因为，温度的升高促进了燃料型氮向挥发分氮的转化，而挥发分氮在高温下产生的NOx又得到了还原。
因此，调整燃烧区域的温度也是控制NOx排放的有效措施。
③煤与空气混合程度的影响
煤在燃烧过程中空气和燃料的混合情况直接决定了燃烧的过程和NOx排放，控制空气和燃料的混合，有效地利用NOx的还原区域，是低NOx燃烧的原理之一。
旋流燃烧器就是基于这一原理来设计的，空气在其出口的旋流运动将调整空气和燃料的混合情况。
由于旋流的存在，旋转射流使得在轴向和径向上都建立了压力梯度，这两个压力梯度反过来又影响流场。
在强旋转下，旋转射流的内部建立了一个回流区。
这样，旋转射流不但从射流外侧卷吸周围介质，而且还从内回流区中卷吸介质。
在燃烧过程中，从内、外回流区卷吸的烟气对着火的稳定性起着十分重要的作用。
因此，合理的二次风旋流强度对于旋流燃烧器的正常运行是至关重要的。
一般地，适当增加旋流数，可得到混合良好的空气和燃料.有利于形成循环流以确保形成NOx的还原区，增加停留时间，进而降低NOx排放。
但旋流数不能很大，过大的强旋流将会破坏还原区而导致NOx增加。
根据其影响因素，控制燃料NOx生成的途径主要是:
①含N量低的燃料:
②过浓燃料:
③燃料与空气的混合。
目前，燃料型NOx的控制技术主要体现在控制空气和燃料比、燃料种类、主燃烧区域的气氛和燃料的粒径等。
主要的控制技术如下:
①主燃烧区域气氛的方法:
通过调节助燃空气来控制上燃烧区域气氛。
如低过量空气燃烧、分级燃烧、低NOx燃烧设备：
②空气的加入方式的方法:
通过改变助燃空气的吹入方式来控制空气和燃料的混合。
如分级燃烧、低NOx燃烧设备;
③燃料氮的转化的方法:
通过调整燃烧区域形成瞬间高温区，在煤热解过程控制氮向含氮中间产物转化。
如撞击燃烧;
④还原方法:
引入二次燃料或分段喷入燃料促进NOx还原。
如燃料再燃方式、烟气再循环。
第二章低NOx燃烧技术
由于各方面的原因，我国对SO2的重视较多，而对NOx的脱除还不普遍，尤其是对电厂及其它大型工业锅炉NOx的脱除还未提到日程上来。
随着我国对SO2治理工作地不断深入，NOx可能取代SO2成为我国大气酸性降雨的主要污染源。
例如，1970年至1986年之间，西欧发达国家和美国的SO2排放量分别下降了40%和25%，而在同一时间，上述地区的NOx排放量几乎与S02排放量持平，其中火电厂的排放量约占35%至40%的西方发达国家在20世纪60年代末期对NOx的污染己给予了充分的重视，纷纷制定出严格的排放标准，各种脱氮（脱硝）装置应运而生。
我国也在近期制定了NOx但脱氮技术水平与国外差距较大，实践经验不足，需广大科研人员加强研究开发，发展适合我国国情的脱氮技术。
氮氧化物主要包括NO和NO2,氮氧化物控制技术可分为两大类，即燃烧中控制技术和燃烧后控制技术。
其中燃烧中控制技术是根据氮氧化物的形成机理而开发的，主要有空气分级燃烧，燃料分级燃烧，烟气再循环，低过剩空气燃烧等;燃烧后控制技术可分为干法，湿法和干一湿结合法三大类，其中干法又可分为选择性催化还原法，吸附法，电子束法;干一湿结合法是催化氧化和相应的湿法组合而成的一种脱氮方法。
下面分别简要介绍燃烧中控制氮氧化物脱除的技术。
根据第一章中的NOx生成机理可知，煤燃烧过程中影响NOx生成的主要因素有:
①煤种特性，如煤的含氮量、挥发分含量、燃料中固定碳／挥发分之比以及挥发分中含H量／含N量之比等；
②燃烧区域的温度峰值；
③反应区中氧、氮、一氧化氮和烃根等的含量；
④可燃物在反应区中的停留时间。
由此，对应的低NOx燃烧技术的主要途径如下：
①减少燃料周围的氧浓度。
包括：
减少炉内过剩空气系数，以减少炉内空气总量；减少一次风量和减少挥发分燃烬前燃料与二次风的掺混，以减少着火区段的氧浓度。
②氧浓度较少的条件下，维持足够的停留时间，使燃料中的N不易生成NOx，
且使生成的NOx经过均相或多相反应而被还原分解。
③过剩空气的条件下，降低温度峰值，以减少热力型NOx的生成，如采用降低热风温度和烟气再循环等。
④入还原剂，使还原剂生成CO、NH3和HCN，它们可将NOx还原分解。
具体方法有：
分级燃烧、燃料再燃、浓淡偏差燃烧、低过剩空气燃烧和烟气再循环等。
下面对各种低NOx燃烧技术进行详细的介绍。
2.1空气分级燃烧
空气分级燃烧法是美国在20世纪50年代首先发展起来的，[4]它是目前使用最为普遍的低NOx燃烧技术之一。
空气分级燃烧的基本原理为：
将燃烧所需的空气量分成两级送入，使第一级燃烧区内过量空气系数在0.8左右，燃料先在缺氧的富燃料条件下燃烧，使得燃烧速度和温度降低，因而抑制了热力型NOx的生成。
同时，燃烧生成的CO与NO进行还原反应，以及燃料N分解成中间产物（如NH、CN、HCN和NH3等）相互作用或与NO还原分解，抑制了燃料型NOx的生成：
NH+NH→N2+H2（2-1）
NH+N0→N2+0H（2-2）
在二级燃烧区内，将燃烧用的空气的剩余部分以二次空气输入，成为富氧燃烧区。
此时空气量虽多，一些中间产物被氧化生成NO：
CN+02→C0+N0（2-3）
但因火焰温度低，生成量不大，因而总的NOx生成量是降低的，最终空气分级燃烧可使NOx生成量降低30％～40﹪。
当采用空气分级燃烧后，火焰温度峰值明显比不采用空气分级燃烧时降低，故热力型NOx降低。
分级燃烧可以分成两类，一类是燃烧室（炉内）中的分级燃烧，另一类是单个燃烧器的分级燃烧。
燃烧室中的分级燃烧方法是，通常在主燃烧器上部装设空气喷口，形成所谓的“火上风”（overfireair，也称为燃烬风）。
[5.6]
OFA是燃烧室内空气分级燃烧的一种基本形式，也是目前达到商业应用的一种方法。
此方法将燃烧用的空气分为两部分：
在主燃烧器区供人大约80％的燃烧空气量，使主燃烧器区处于富燃料状态；剩下的空气则从“火上风”喷口供入，使可燃物燃烬。
因而在燃烧室内沿高度分成两个区域，即主燃烧区的富燃料区和“火上风”喷口附近的燃烬区。
燃烧室（炉内）分级燃烧方法目前在各类燃烧系统。
单个燃烧器的分级燃烧有两种形式，分别为内分级混合的方式和外分级混合的方式。
前者的一、二次风均从燃烧器旋口送入，但二次风被分成两股送入，由内通道送人的称内二次风，而由外通道送入的称外二次风；后者的部分二次风是从主火嘴周围的一些空气喷口送入。
在上述两种方式下，二次风都是逐渐送入，因而首先在燃烧器出口附近形成富氧区，抑制了燃料NOx的生成；然后二次风逐渐全部混入，使燃料燃烬，形成了燃烬区。
由于二次风延迟与燃料混合，燃烧速度降低，使火焰温度降低，因此也抑制了热力型NOx的生成。
如图2-1所示：
图2-1空气分级燃烧示意图
国内外各大厂商基于单个燃烧器的分级燃烧技术，开发了多种低NOx燃烧器。
采用空气分级燃烧时，由于在第一级燃烧区内a＜1，燃烧是在低于理论空气量的情况下进行的，因此必然会产生大量不完全燃烧产物，以及大量没有完全燃烧的燃料，十分有利于二抑制NOx的生成。
在第一级燃烧区内的过量空气系数越小，对抑制NOx的生成效果越好，但是产生的不完全燃烧产物却越大，因而导致燃烧效率降低及引起结渣和腐蚀的可能性也越大。
因此，为了保证能减少NOx的排放，又保证锅炉燃烧的经济性和可靠性，必须正确地组织空气分级燃烧。
2.2燃料分级燃烧
2.2.1概述
燃料分级燃烧，又称为燃料再燃技术。
大约一个世纪前，PartyandEngle首先发现了利用碳氢化合物可以降低NO的排放，紧接着Drummond也在研究中发现了这一现象。
Weldt等第一次提出了“再燃”这个概念；同时他还通过实验发现，假如将甲烷（CH4）在主燃烧区的下游（紧贴主燃烧区的地方）作为燃料喷入的话，可以使NO的排放降低50％。
Myerson提出通过甲烷（CH4）降低NO的总反应方程式为：
2NO+2CH4——2HCN+2H20+H2+88kal（2-4）
6NO+2CH4——2C0+4H20+3N2+428kal（2-5）
20世纪80年代初，再燃技术被三菱重工第一次应用于传统的全尺寸锅炉，NOx排放降低幅度超过50％；Babcock—HitachiK．K.公司成功地将再燃技术应用于大量的墙式燃烧锅炉。
由于这些成功的范例以及再燃在降低NOx排放上的高效率，许多学者对再燃技术展开了大量的小型实验及中试研究。
[7]
Folsom等通过实验提出：
通过再燃技术可以使NOx和SO2的排放分别降低了
60﹪和20％。
此外，据EER（美国加州能源与环境公司）报道，他们在一个墙式燃烧锅炉进行的再燃实验中，用天然气代替部分煤粉作为二次燃料，还可降低C02的排放大约6％～8﹪。
美国的一些电厂已开始使用再燃技术，并得到了很多实验数据。
根据GRI和Folsom等在三台全尺寸燃煤锅炉上进行的长时间气体再燃研究的结果，在172MW的墙式燃烧锅炉上可降低NOx排放60％；在一个旋风炉上可降低NOx排放65％；而在一个71MW的四角切圆燃烧锅炉上，可降低NOx排放55％。
如图2-2所示：
2.2.2燃料分级燃烧技术原理
分级燃烧技术其原理如下：
由于已生成的N0在遇到烃根CHi和未完全燃烧产物C0、H2、C和CnHm时，会发生NO还原反应，这些反应的总反应方程式为：
4N0+CH4→2N2+C02+2H20（2-6）
2NO+2CnHm+（2n-1+m／2）02→N2+2nC02+mH20（2-7）
2NO+2C0→N2+2C02（2-8）
2N0+2C→N2+2CO（2-9）
2N0+2H→N2+2H20（2-10）
再燃燃烧技术就是利用这个NO破坏原理来降低排放的。
具体来说就是：
燃料分级送入炉膛，在燃烧区火焰的上方喷入另外的碳氢燃料，以建立一个富燃料区使生成的NOx转化为HCN，并最终得到无害的N2。
比较典型的就是，将80％～85％的燃料（称为一次燃料）送人第一级燃烧区（主燃烧区），在a>1的条件下燃烧生成NOx；其余15％～20％的燃料（称为二次燃料、再燃燃料）则在主燃烧器的上部送人二级燃烧区（再燃区），在a<1的条件下形成很强的还原性气氛，在主燃烧区生成的NO。
就会通过以上反应被还原成氮分子（N2）。
再燃区中不仅能使已生成的NOx得到还原，同时还抑制了新的NOx生成，可使NOx的排放浓度进一步降低。
此外，再燃区的上面还需布置啦“火上风”喷口以形成第三级燃烧区（即燃烬区），以保证在再燃区中生成的未完全燃烧产物的燃烬。
所以这种再燃法又叫三级燃烧技术。
图2-2燃料分级燃烧示意图
2.3烟气再循环
除了空气和燃料分级降低NOx的排放量之外，目前使用较多的还有烟气再循环法。
它是在锅炉的空气预热器前抽取一部分低温烟气直接送入炉内，或者是与一次风或二次风混合后送入炉内，这样不但可以降低燃烧温度，而且也降低了氧气浓度，因而可以降低NOx的排放浓度。
如图2-3所示：
烟气再循环技术,其核心在于利用烟气所具有的低氧以及温度较低的特点，将部分烟气再循环喷人炉膛合适的位置，降低局部温度及形成局部还原性气氛，从而抑制NOx的生成。
烟气再循环技术在很多情况下是被用来防止锅炉运行中的结焦问题。
对于燃烧无烟煤等难燃煤种以及煤质不是很稳定的电站锅炉，则不宜采用烟气再循环技术。
其原理为从空气预热器前抽取温度较低的烟气，通过再循环风机将抽取的烟气送入空气烟气混合器，和空气混合后一起送去炉内。
将再循环烟气送入炉内的方法很多，如通过专门的喷口送入炉内，或用来输送二次燃料。
但效果更好的方法是采用空气烟气混合器，把烟气掺混到燃烧空气中去，采用混合器的方法比较适合于大型锅炉机组。
烟气再循环法降低NOx排放的效果与燃料种类及烟气再循环率有关。
烟气再循环率是再循环烟气量与不采用烟气再循环时的烟气量的比值。
经验表明，当烟气再循环率为15％～20％时，煤粉炉的NOx排放浓度可降低25％左右。
为NOx的降低率与烟气再循环率的关系。
NOx的降低率随着烟气再循环率的增加而增加，并且与燃料种类和炉内燃烧温度有关，燃烧温度越高，烟气再循环率对NOx降低率的影响越大。
但是，在采用烟气再循环法时，烟气再循环率的增加是有限的。
当采用更高的再循环率时，由于循环烟气量的增加，燃烧会趋于不稳定，而且未完全燃烧热损失会增加。
因此，电站锅炉的烟气再循环率一般控制在10％～20﹪左右。
另外，采用烟气再循环时要加装再循环风机、烟道，还需要场地，从而增大了投资，其系统也较复杂。
同时，对原有设备进行改装时还会受到场地条件的限制。
烟气再循环法可以在一台锅炉上单独使用，也可以和其他低NOx燃烧技术配合使用。
它可以用来降低主燃烧器的空气浓度，也可以用来输送二次燃料，具体如何使用取决于对NOx排放量的限制要求和其他具体情况，需进行技术经济比较来决定。
图2-3锅炉烟气循环示意图
2.4低过量空气燃烧
低过量空气燃烧也叫低氧燃烧，就是使燃烧过程尽可能在接近理论空气量的条件下进行。
低过量空气燃烧运行具有重要意义之点就是从能量守恒的观点出发，在低过量空气范围的条件下运行，可使用较少的燃料。
因此，可以认为，低过量空气运行可以作为减少氮氧化物的形成和燃料消耗量的基本改进燃烧方法之一。
对于每台锅炉，由于燃烧条件不一样，因此过量空气系数a对NOx的影响程度是不可能相同的；因而在采用低氧燃烧后，NOx降低的程度也不可能相同。
例如，燃用同一燃料，由于燃烧器的布置方式不同，其过剩空气系数a对NOx的影响是不同的。
燃烧器四角布置时，由于炉内气流旋转，燃料与空气混合均匀，避免了局部过剩空气过多（特别是在燃烧前期过剩空气过多），因而过剩空气系数对NOx的影响较小；而当燃烧器前墙布置时，情况正相反。
因此，应通过试验来确定低过量空气燃烧的效果。
实际锅炉采用低氧燃烧时，不仅降低NOx，而且锅炉排烟热损失减少，对提高锅炉热效率有利；但是，如果炉内氧的浓度过低，低于3﹪时会造成C0浓度的急剧增加，从而大大增加化学未完全燃烧热损失，同时也会引起飞灰含碳量的增加，导致机械未完全燃烧损失增加，因而使燃烧效率降低。
此时，燃烧效率就成为了降低NOx的制约因素。
因此在确定a范圈时，必须兼顾燃烧效率、锅炉效率较高和NOx等有害物质量少的要求。
对于煤粉炉，要实现低氧燃烧，必须准确控制各燃烧器的燃料与空气均匀分
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