高溫空氣燃燒技術的基本思想是讓燃料在高溫低氧體積濃度氣氛中燃燒。它包含兩項基本技術措施：一項是采用溫度效率高、熱回收率高的蓄熱式換熱裝置，極大限度回收燃燒產物中的顯熱，用于預熱助燃空氣，獲得溫度為400～800℃，甚至更高的高溫助燃空氣。另一項是采取燃料分級燃燒和高速氣流卷吸附輻射管內燃燒產物，稀釋反應區的含氧體積濃度，獲得濃度為3% ～15%(體積比)的低氧氣氛。燃料在這種高溫低氧氣氛中，首先進行諸如裂解等重組過程，造成與傳統燃燒過程完全不同的熱力學條件，在與貧氧氣體作延緩狀燃燒下釋出熱能，不再存在傳統燃燒過程中出現的局部高溫高氧區。這種燃燒方式一方面使燃燒室內的溫度整體升高且分布更趨均勻，使燃料消耗顯著降低。降低燃料消耗也就意味著減少了CO₂、氮氧化物(NO_X)等氣體的排放。氮氧化物(NOX)是造成大氣污染的重要來源之一， NO_X的生成速度主要與燃燒過程中的火焰最高溫度及氮、氧的濃度有關，其中溫度是影響熱力型NO_X的主要因素，Zeldovch等人通過試驗及推導得出：

NO_X生成速度=3×10¹⁴ [N₂][O₂] ×exp（-54200/RT），

其中[N₂][O₂]為N₂和O₂的濃度。

由上式可知NO_X生成度與溫度呈指數關系，在燃燒溫度低于1500℃時，NO_X生成很少，但當溫度達到1500℃時，每升高100℃，NO_X生成速度就增加6~7倍。