众所周知，在空气中氧的体积含量约为 21%，氮为 78%，另外还有极少量的惰性气体。在工业窑炉的燃烧过程中，只有占空气总量 1/5 的氧与燃料参与反应，而占空气总量 4/5 的氮气和惰性气体非但不能助燃，还会使得氧气与燃料接触面减少，造成燃烧不完全，受热不均匀，并且容易产生局部高温，这将使得氮气在高温下与氧气反应生成大量的 NOx，从而导致氧气与燃料发生碰撞反应的几率又大大的减少。并且氮气还将携带大量的热量排出窑炉体外，造成大量的热量损失，从而严重制约了工业窑炉的热效率。

富氧烧嘴节能机理：

提高燃烧区火焰的温度、黑度，显著增加辐射热：

   烧嘴使用富氧后，由于氮气含量降低，空气量和烟气量均明显降低，因而避免了由此而带走的热损失。故而，炉膛内部的火焰温度、黑度随着氧气浓度的增加而明显提高。热的传递是通过辐射、传导和对流三种方式进行。辐射热占工业炉窑总热量的 80～90%， 而辐射热与火焰黑度成正比。当助燃空气中氧浓度提高时，CO2 和水蒸气的体积百分浓度均提高，火焰的黑度相应增大。所以，采用富氧助燃能提高火焰温度及黑度，显著增加辐射热和热传递的效率，从而达到节能的效果。

 降低燃料的燃点和燃尽温度：

     燃料的燃点温度和燃尽温度不是一个常数，它的高低和燃烧条件、受热速度、空气用量、周围温度等因素密切相关。采用富氧助燃，将有利于降低燃料的燃点、燃尽温度。在炉膛内，热量释放过程是以燃料开始燃烧为起点，以燃料充分燃烧殆尽为终点。故而降低燃点及燃尽温度，可以加速热量的释放进程。如果把燃料在炉膛内部的停留时间考虑为一个定值（这个时间主要由空气过剩系数及助燃风压决定），则利用富氧助燃降低燃点燃尽温度，可以提高火焰强度，增加热释放量和释放效率。

 加快燃烧速度，促使燃烧完全：

   各种燃料的燃烧速度快慢都是相对的，只要燃烧完全都可以大限度的放出应有的热量。采用富氧助燃能提高燃烧强度、加快燃烧速度，获得更好的热传导。同时由于温度提高了，将有利于燃烧反应完全，进而从根本上消除污染。

在工业窑炉有限的空间里，增加空气中的氧浓度，势必将稀释氮气浓度，增加氧气与燃料接触面，使得其充分接触混合均匀，从而加快了富氧烧嘴燃烧速度，促进了燃料的完全燃烧，可获得较好的热传导效果。

燃料在空气和富氧中的燃烧速度相差甚大，如天然气在普通空气助燃时的层流燃烧速度仅为 0.45m/s，当助燃氧浓度大于 80%时层流燃烧速度增大到近 3m/s，相差高达 6.7 倍。

 减少燃烧后的排气量：

   一般认为助燃氧浓度每增加 1%，烟气量约下降 3～5%，在高浓度富氧空气的助燃下，可使鼓引风量下降 10～50%。由于氧浓度的增加，使得燃料得到充分的接触并且反应完全，从而减少了二次风的需用量，相应的减少了鼓、引风机的数量和节约了大量的电能，也减少了大量烟气和由烟气所带走热量的损失，提高了热效率。

 降低空气过剩系数：

    空气过剩系数α是窑炉运行中设定的实际空气量与理论所需空气量的比值。理论空气量就是能刚好满足燃料完全燃烧所需要的空气量(氧气量)。对于工业燃气窑炉，α值通常设定在 1.1～1.5 之间。空气过剩系数的大小直接影响炉膛内部火焰温度以及排烟量的高低。用富氧代替空气助燃，可适当降低空气过剩系数至 1.05～1.2，这样既提高火焰温度，又降低排烟热损失，从而节约能源。