近年來的監測數據表明，典型特征污染物PM2.5出嚴重超標情況，改善環境空氣質量面臨巨大挑戰。

煤炭燃燒排放的煙塵中有許多無法去除的超細顆粒是PM2.5細顆粒的主要來源。

而煤炭燃燒排放二氧化硫和氮氧化物與空氣中其他污染物進行復雜的大氣化學反應，形成硫酸鹽、硝酸鹽二次顆粒，由氣體污染物轉化成固體污染物，成為PM2.5升高的最主要原因。某國加州利用CAMQ模型模擬削減一次排放的NOX對PM2.5的影響，結果是每減少1噸NOx排放可減少約0.13噸PM2.5。

北京最新研究結果表明，二次粒子是目前PM2.5的主要貢獻者，且比2000年有明顯上升，主要成分為水溶性離子（占53%）、地殼元素（占22%）、有機質（占20%）和元素碳（占3%），其他未知元素約占2% ，且硝酸分子/硫酸分子比例關系呈現增加趨勢。

水溶性離子中以SO4^2-、 NO3^-和NH4^+為主，三者之和（SNA）達到了PM2.5質量濃度的57.9%，SNA的濃度貢獻是造成PM2.5污染的主要原因。因此，減少NOx排放是改善空氣環境質量的重要任務之一。

對于天然氣鍋爐來說，NOx的產生主要來自空氣中的氮氣和過量氧氣產生的熱力型NOx，燃燒的溫度呈指數型關系，通常在燃燒溫度高于1000℃的時候開始產生，而在1400℃以上NOx的生成速度會急劇增加。

下圖反映的是燃煤型鍋爐的NOx排放和溫度的關系，其中熱力型NOx的溫度關系同樣適合于天然氣鍋爐燃燒器。

基于以上，低氮燃燒器控制NOx的技術也主要著眼于兩個方向：降低火焰溫度，降低氧含量。