一、 因天然气中并不含有N元素，故其燃烧后NOx产生是基于如下两大机理
1.1 快速生成型NOx（Prompt -NOx），空气中的氮气与氧气在火焰的根部反应，因此处存在HC原子团，故反应式为：
HC + N2 HCN + N
此反应速度很快，并迅速形成HCN原子团，HCN参与形成NO的反应；
此反应机理被称为菲尼摩(Fenimore)或瞬发(Prompt-NOx)形成过程。
1.2 热力型NOx（Thermal-NOx），在高温燃烧状态下，在火焰的高温区形成，也被称为泽多维奇Zeldowich机理：
O + N2 N + NO
O2 + N NO + O
在低过剩空气区，还可发生如下反应：
N + OH NO + H
上述反应与燃烧过程的温度值密切相关，同时燃烧过程的停留时间也影响此反应过程；
图1，NOx生成与温度关系曲线
从图1可以看出，如果燃烧温度控制在1400℃以下，不但快速生成型的NOx生成几乎可以忽略，而且热力型NOx的生成量也很低；
二、 降低NOx生成的措施和技术方法：
目前，通过控制燃烧过程来降低天然气燃烧的NOx排放主要围绕降低热力型NOx展开，技术方向为降低烟气高温区域的分布，措施有：
2.1 降低炉膛温度；
2.2 降低燃烧温度并控制火焰高温区的分布；
Ø 控制燃烧反应，从而控制燃烧及烟气高温区温度及分布；
Ø 减小烟气在高温区的停留时间；
由此延伸出的技术路线主要有：扩散式燃烧方式、全预混表面燃烧方式；
使用实践表明，传统的扩散式燃烧方式，更安全（无爆燃和爆炸的危险），更可靠；同时，便于自动监控，可覆盖全功率段；
三、 FGR进一步降低NOx系统介绍
5.1 根据奥林独特的燃烧器设计的CFD和实测，FGR时降低NOx比例的曲线如下图4：
图4，FGR比例和NOx降低曲线
Ø 在20%FGR下，可以降低70%的NOx排放；对应的混合助燃风含氧量为17.4%V/V；
Ø 奥林推荐的FGR比例最高为20%，过高的FGR比例可能导致燃烧不稳定、震动、气喘、甚至脱火；
Ø 结合炉膛尺寸，确定基础的NOx排放，尽可能选低的FGR比例，达到/满足用户对NOx排放的苛刻要求；
5.2 FGR下冷凝水的问题：
5.2.1 天然气燃烧后的烟气内含水量很高，每立方天然气可高达1.4Kg左右，是以水蒸汽的形式存在于烟气内，遇到低温物体会自动放热，同时产生冷凝水；
5.2.2 在FGR系统下，不但FGR管道自身需要保温、设置疏水装置，更重要的是在烟气与助燃风混合时，混合风温度降低到冷凝点以下产生的冷凝水，可能会堵塞风道、腐蚀燃烧器本体、造成电器元件短路、造成火焰检测失灵，严重时甚至导致在鼓风机叶片上结冰；
5.2.3 FGR比例、新鲜空气温度、FGR烟气温度，三个变量决定是否会发生冷凝水，需要在系统方案设计时候考虑彻底避免冷凝水的产生：
l FGR比例，结合炉膛的尺寸可咨询得到基础NOx排放值，结合FGR降低曲线，选取合适的FGR比例；
l FGR比例确定，即可确定该FGR比例下的混合助燃风的冷凝温度（见下图5）；系统设计需确保任何极限情况下混合助燃空气的温度都要在此FGR比例的冷凝点以上；
图5，不同FGR比例下混合助燃风露点温度
l 新鲜助燃空气温度，需要根据助燃鼓风机进风口设置位置，来确定新鲜助燃空气的温度，室外或无任何取暖设备的独立风机房，应以当地历史极限低温取；有取暖的室内，应以锅炉房良好通风下同时室外极限低温时的最低室温取值；
l FGR取烟点的位置的确定，如省煤器（冷凝器）前后温度差异较大，热水锅炉回水温度设定的高低或锅炉（含蒸汽炉）运行负荷大小不同，同一个FGR取烟点的烟气温度也会有较大差异；FGR取烟点的烟温也需按最低值取；
l 如不能确保合适取烟温度，最妥帖的方式是增加新鲜空气加热器，将新鲜空气温度提高，确保不发生混合风冷凝；（见图3）
5.2.4 举例：
Ø 北京某著名合资汽车公司，热水锅炉17.5MW，运行负荷长期为小负荷（20%左右），冷凝器后排烟温度70℃以下，冷凝器前不超过130℃；
Ø FGR比例15%，室外取风，北京大兴极限低温-18℃（1987年1月）；
Ø 查15%FGR下，混合风冷凝温度为+21℃，计算如下：
新空气温度 | FGR烟气温度 | 混合助燃风温度 |
T1，℃ | Min. T2，℃ | T，℃ |
-18 | 70 | -4.8 |
-18 | 130 | 4.2 |
Ø 根据以上计算，如取烟点在冷凝器后，在混合风极限低温为-4.8℃，冬季运行，不但会有冷凝水，而且可能在极限低温下冷凝水结冰导致系统失效；取冷凝器前+130℃烟温点，混合风温只有+4.2℃，冷凝水析出是大概率事件（取决于大气温度高低）；
Ø 基于系统运行的实际情况，增加新鲜空气加热装置，采用不锈钢热水空气换热器（温差△T = 30℃），取锅炉系统的热水用于加热，提升新鲜空气温度，最低到+12℃；重新计算如下：
新空气温度 | FGR烟气温度 | 混合助燃风温度 |
T1，℃ | Min. T2，℃ | T，℃ |
12 | 70 | 20.7 |
12 | 130 | 29.7 |
Ø 此时，在极限低温下，取冷凝器后的烟气，混合风温度+20.7℃，仍然有可能发生冷凝（是小概率事件）；而取冷凝器前的烟气，则混和助燃风温度可达+29.7℃，可完全避免冷凝水放生；
5.3 结论：
Ø 采用FGR是大幅度降低NOx排放的有效措施，同时，必须完整的考虑系统条件和配置，要绝对避免FGR烟气产生冷凝水，继而对整个锅炉和燃烧系统产生的不利影响；
Ø FGR下产生冷凝水的变量有3个，在无法确定各个变量极限值的情况下，最好的方法是增加新鲜空气加热器（热水炉可以用热水、蒸汽炉可用除氧水或蒸汽），而对锅炉系统成本增加并不大；却可保证系统的完美运行；
Ø 新鲜空气加热器几乎没有热损失：加热空气后的热量是随助燃风进入燃烧系统内，最多也就是管道有些许散热；春夏秋运行时，可随时关闭新鲜空气加热器；
Ø 配上新鲜空气加热器，就可以选较低的烟气温度，当夏季空气温度较高时，避免造成的燃烧出力下降；