超低氮燃燒器是指燃料燃燒過程中NOx排放量低的燃燒器。傳統的天然氣鍋爐燃燒器通常的NOx排放在120~150mg/m3左右。而超低氮燃燒器通常的NOx排放在30~80mg/m3的左右。NOx排放在30mg/m3以下的通常稱為超低氮燃燒器。目前低氮燃燒器按原理大致可分為以下幾類：根據分級燃燒原理設計的階段燃燒器，使燃料與空氣分段混合燃燒，由于燃燒偏離理論當量比，故可降低氮的生成。
　　超低氮燃燒器是一種是利用助燃空氣的壓頭，把部分燃燒煙氣吸回，進入燃燒器，與空氣混合燃燒。由于煙氣再循環，燃燒煙氣的熱容量大，燃燒溫度降低，NOx減少。另一種自身再循環燃燒器是把部分煙氣直接在燃燒器內進入再循環，并加入燃燒過程，此種燃燒器有抑制氧化氮和節能雙重效果。其原理是使一部分燃料作過濃燃燒，另一部分燃料作過淡燃燒，但整體上空氣量保持不變。由于兩部分都在偏離化學當量比下燃燒，因而NOx都很低，這種燃燒又稱為偏離燃燒或非化學當量燃燒。
　　超低氮燃燒器的原理是把一個火焰分成數個小火焰，由于小火焰散熱面積大，火焰溫度較低，使“熱反應NO”有所下降。此外，火焰小縮短了氧、氮等氣體在火焰中的停留時間，對“熱反應NO”和“燃料NO”都有明顯的抑制作用。煙氣在高溫區停留時間是影響NOx生成量的主要因素之一，改善燃燒與空氣的混合，能夠使火焰面的厚度減薄，在燃燒負荷不變的情況下，煙氣在火焰面即高溫區內停留時間縮短，因而使NOx的生成量降低?；旌洗龠M型燃燒器就是按照這種原理設計的。
　　超低氮燃燒器預燃室是近10年來我國開發研究的一種高效率、低氮分級燃燒技術，預燃室一般由一次風（或二次風）和燃料噴射系統等組成，燃料和一次風快速混合，在預燃室內一次燃燒區形成富燃料混合物，由于缺氧，只是部分燃料進行燃燒，燃料在貧氧和火焰溫度較低的一次火焰區內析出揮發分，因此減少了NOx的生成。任何一種低氮燃燒技術實質都是對燃燒過程進行管控的技術。根據歐美國家低氮燃燒器20年的使用經驗，工業鍋爐要實現真正持續可靠的低氮燃燒，僅僅更換或改造燃燒器是不夠的，還需要對燃燒管控裝置進行升級，如加裝“及時控”燃燒管控裝置。