在燃燒中已生成的NO遇到烴根CHi和未完全燃燒產物CO、H2、C和CnHm時，會發生NO的還原反應，反應式為： 
  4NO+CH4 =2N2+CO2+2H2O

  2NO+2CnHm+(2n+m/2-1)O2 =N2+2nCO2+mH2O

  2NO+2CO =N2+2CO2

  2NO+2C =N2+2CO

  2NO+2H2 = N2+2H2O

利用這一原理，將80-85%的燃料送入蒂1級燃燒區，在α>1條件下，燃燒并生成NOx。送入一級燃燒區的燃料稱為一次燃料，其余15-20%的燃料則在主燃燒器的上部送入二級燃燒區，在α<1的條件下形成很強的還原性氣氛，使得在一級燃燒區中生成的NOx在二級燃燒區內被還原成氮分子，二級燃燒區又稱再燃區，送入二級燃燒區的燃料又稱為二次燃料，或稱再燃燃料。在再燃區中不僅使得已生成的NOx得到還原，還抑制了新的NOx的生成，可使NOx的排放濃度進一步降低。

一般，采用燃料分級可使Nox的排放濃度降低50%以上。在再燃區的上面還需布置"火上風"噴口，形成第三級燃燒區（燃盡區），以保證再燃區中生成的未完全燃燒產物的燃盡。這種再燃燒法又稱為燃料分級燃燒。

燃料分級燃燒時所使用的二次燃料可以是和一次燃料相同的燃料，例如煤粉爐可以利用煤粉作為二次燃料。但目前煤粉爐更多采用碳氫類氣體或液體燃料作為二次燃料，這是因為和空氣分級燃燒相比，燃料分級燃燒在爐膛內需要有三級燃燒區，這合行燃料和煙氣在再燃區內的儀時間相對較短，所以二次燃料宜于選用煤粉作為二次燃料，也要采用高揮發分易燃的煤種，而且要磨得更細。 在采用燃料分級燃燒時，為了有效地降低NOx排放，再燃區是關鍵。因此需要研究在再燃區中影響Nox濃度值的因素。