将前述的空气分级及燃料分级的原理应用于燃烧器的设计，尽量降低着火区的氧浓度和温度，从而达到控制NOx生成量的目的， 这类特殊设计的燃烧器就是低氮燃烧器，正常条件下可以降低氮排放浓度的30%～50%。
低氮燃烧技术是应用最广，相对简单、经济的方法。在燃煤过程中排放的众多污染物中，NOx 是唯一可以通过改进燃烧方式来降低其排放量的气体污染物。但在实施低氮燃烧技术时，会不同程度地遇到下列问题。
（1）随着二段空气量增大，会使不完全燃烧损失也相应增大，实际中二段空气量约为空气总量的15％～20％。

（2）较低温度、较低氧量的燃烧环境会降低锅炉的燃烧效率，在不提高燃料（例如煤粉）细度的情况下，飞灰可燃物含量会增加；由于在燃烧器区域缺氧燃烧，炉膛壁面附近的CO 含量增加，可能会引起水冷壁管的金属腐蚀。

（3）为了降低燃烧温度，延迟燃烧过程，在某些情况下会降低着火稳定性和导致锅炉低负荷燃烧稳定性下降。

（4）大部分燃烧调整措施的应用均可能使沿炉膛高度的温度分布趋于平坦， 使炉膛吸热量发生不同程度的偏移，最终导致炉膛出口烟温偏高。