生物质燃料燃烧过程分为热解和燃烧2个阶段。热解阶段蛋白质无规则断裂成大分子片段，然后再断裂成小分子挥发性气体，其中环二肽是蛋白质主要的初级热解产物，其进一步热解生成HCN、NH3、HNCO等NOx前驱物；燃烧阶段前驱物在空气中燃烧生成NOx。有学者认为，NH3是NO的前驱物，HCN和HNCO是N2O的前驱物，而且NH3、HCN、HNCO和NO、N2O、N2之间可以相互转化。
燃料的含氮量是影响生物质燃烧时NOx生成量的主要因素，含氮量越高，其生成量越高，排放量也越高。燃烧温度和过量空气系数也是影响NOx生成量的关键。随着温度的升高，生物质燃料燃烧时NOx生成量略微增大，但如果有脱硝反应进行，脱硝效率将会提高，所以总NOx排放量会下降，但不同生物质表现也不尽相同。
大部分NOx是在燃烧阶段生成的，燃烧阶段氧化还原气氛对氮的转化有较大影响。在还原性气氛下，大部分燃料氮转化成了N2，但也增加了CO的生成量。
目前，尚未开发出可实现燃料氮在燃烧过程中定向转化为N2无害气体的技术，但可以根据NOx的转化机理及影响因素，调节锅炉运行，减少NOx的产生量，提高脱硝效率。
目前，在锅炉中最常用的脱硝技术主要有选择性非催化还原（SNCR）技术和选择性催化还原（SCR）技术2种。尽管SCR脱硝效率高，但系统结构复杂，运行成本高，受生物质锅炉造价成本的限制，不宜使用SCR脱硝系统。SNCR脱硝系统结构简单，投资和运行成本低，尽管脱硝效率较低，但生物质锅炉NOx排放质量浓度一般低于450mg/m3，所以SNCR脱硝技术是生物质锅炉控制NOx排放的选择。
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