燃烧过程中产生的NOx是化石燃料（如煤、石油、天然气等）与空气在高温燃烧时产生的，燃烧过程中排放的主要是NO，约为95%（体积百分数），余下的5%是NO₂。

燃烧过程中生成的NOx有三种途径：（1）热力型NOx（Thermal NOx），系燃烧过程中，空气中的氮气在高温下氧化而产生的氮氧化物；（2）快速型或称瞬时型NOx（Prompt NOx），系碳化氢燃料过浓时燃烧产生的氮氧化物；（3）燃料型NOx（Fuel NOx），系燃料中含有的氮的化合物在燃烧过程中经热分解和氧化而成的氮氧化物。

（1）热力型NOx

热力型NOx是指空气中的N₂与O₂在高温条件下反应生成的NOx。其生成机理是由原苏联科学家捷里道维奇（Zeldovich）提出来的。按照这一机理，高温下氧原子撞击氮分子，发生链式反应：

O＋N₂ → NO＋N                             （4-1）

N＋O₂ → NO＋O                             （4-2）

在富燃料下，还存在氮原子与OH基的反应：

N＋OH → NO＋H                           （4-3）

温度对热力型NOx的生成具有决定性作用，随着温度的升高，热力型NOx的生成速度按指数规律增长。以煤粉炉为例，在燃烧温度为1350℃时，几乎100％是燃料型NOx，但当温度为1600℃时，热力型NOx可占炉内NOx总量的25％～30％。

燃烧过程中，热力型NOx的生成与温度、压力、N₂浓度、O₂浓度以及停留时间有关。反应温度、过剩空气系数和停留时间对热力型NOx的生成有决定性的影响。

（2）快速型NOx

快速型NOx主要是指燃料中碳氢化合物在燃料浓度较高的区域燃烧时所产生的NOx。1971年弗尼摩尔（Fenimore）指出快速型NOx是先通过燃料产生的CH、CH₂、CH₃等烃离子基团撞击空气中的N₂分子，生成中间产物HCN、N和CN等，再进一步被氧化生成NOx，其生成途径见图4-1。在燃煤锅炉中，其生成量很小，一般在燃用不含氮的碳氢类燃料时才予以考虑。

图4-1 快速型NOx生成途径

（3）燃料型NOx

煤中的氮一般以氮原子的形态与各种碳氢化合物结合成氮的环状或链状化合物，因此，燃烧时有机物中的原子氮容易分解出来并生成NO。这种燃料中的氮化合物经热分解和氧化反应而生成的NO称为燃料型NOx。燃料型NOx的生成过程十分复杂，要涉及多种化学反应和化学动力学参数，它的生成和破坏过程与燃料中的氮分子受热分解后在挥发分和焦炭中的比例有关，随空气-燃料混合比、温度和氧分等燃烧条件而变。经研究发现，燃料型NOx主要来源于挥发分氮的转化，占总量的60%~90%，其余来源于焦炭氮。图4-2和图4-3给出了挥发分氮在燃烧过程的化学转化途径和主要反应。

图4-2 挥发分氮中HCN的氧化途径

图4-3 挥发分氮中NH₃的主要反应途径