烟气再循环的本质是通过将燃烧产出的烟气重新引入燃烧区域，实现对燃烧温度氧化物浓度的控制，从而实现降低氮氧化物的排放和节约能源的效果。其减排机理可以用热力型NOx的生成机理来解释。在高温条件下，由空气中的氮经氧化而生成的NOx，称为热力型NOx（Thermal NOx）。其生成过程可用下面一组连锁反应来描述。
N2 O=N NO（1）
O2 N=O NO（2）
N OH=NO H（3）
上述反应中，式（1） 的活化能较高，故由式（1）表示的反应控制NOx的生成量。热力型NOx的生成速率可由式（4） 表示：d[NO]/dt= 6 × 1016[O2]0.5[N2]T-0.5e-69090/T。
（4）式中：d[NO]/dt—热力型NOx的生成速率，mol/（cm3·s）；[NO]、[O2]、[N2]—分别为NO、O2、N2等组分的摩尔浓度，mol/cm3；T—反应温度，K；t—反应时间，s。热力型NOx形成的主要控制因素是温度，温度对NOx生成速率的影响呈指数关系。影响热力型NOx生成的另一个主要因素是烟气中的氧浓度，其生成速率与氧浓度的0.5次方成正比。
烟气再循环技术降低了火焰区域的最高温度，降低火焰就可以降低NOx的形成。同时烟气再循环降低了氧和氮的浓度，同样起到降低NOx的作用。烟气再循环技术中高温烟气对氧化剂和燃料起到预热的作用，有明显节能效果。
