При спалюванні в топках котлів вугільного пилу, як і при спалюванні газоподібного і рідкого палив, утворюються різні оксиди азоту, які мають шкідливий вплив на організм людини і навколишнє середовище. Швидкість утворення оксиду азоту описується наступною закономірністю:
(4)
де О2, NО і N2 - вмісту кисню, оксиду азоту і азоту в газовій суміші; τ - час.
З зменшенням температури різко знижується рівноважна концентрація оксиду азоту і збільшується час, необхідний для досягнення цієї концентрації. Для котлів, які мають в топковій камері температуру 1400-1500°С, час перебування газів є в декілька десятків разів меншим від часу необхідного для досягнення рівноважної концентрації оксиду азоту. Кількість утвореного тут оксиду азоту досягає 5-15 % від рівноважної кількості. З зміною коефіцієнта надлишку повітря змінюється і вміст оксидів азоту в продуктах згорання. Найбільше їх утворення відбувається при коефіцієнті надлишку повітря
(5)
де 
- теплота згорання палива; 
- теоретична витрата повітря; Тmax - теоретична температура горіння; Е - енергія активації; ст - середня теплоємність продуктів згорання.
Наприклад, при спалюванні АШ максимальна кількість оксидів азоту має місце при α = 1,18.
Умовами, які сприяють утворенню і збереженню оксидів азоту, є високі початкові концентрації азоту і вільного кисню в газовій суміші, висока температура суміші, збільшення часу перебування суміші при високій температурі, швидке охолодження суміші. При спалюванні АШ в топках котлів вміст оксидів азоту складає 0,25-1 г/м3 і більше. Великий вихід оксидів азоту в топках котлів пов'язаний з швидким охолодженням продуктів згорання, що протікає із швидкістю 500-2000°С/с.
Ступінь переходу малоактивного оксиду азоту NО в отруйний диоксид азоту NО2 залежить в основному від температури і парціального тиску кисню. При температурі вище 800°С рівноважна суміш складатиметься переважно з оксиду азоту, а при температурі нижче 200°С - з диоксиду азоту. В межах 200-800°С можливе існування оксиду і диоксиду азоту.
В умовах роботи котлів, з врахуванням часу перебування продуктів згорання в газоходах, рівноважного стану для газу не забезпечується. Практично продукти згорання перед димарем містять 98-99 % оксиду і 1-2 % диоксиду азоту.
Орієнтовану концентрацію оксидів азоту в продуктах згорання можна визначити по емпіричній залежності:
(6)
де СNO2 - сумарна концентрація оксидів азоту (в перерахунку на диоксид азоту), г/м3; А - коефіцієнт, який приймається рівним 0,184 при визначенні qV в кВт/м3; Dе - еквівалентний діаметр топкової камери, м; qV - об'ємна густина тепловиділення в топці, кВт/м3; αт - коефіцієнт надлишку повітря в топці (пальнику).
Залежність (6) справедлива для малих значень αт (1,03-1,16). При αт>1,2 концентрація NO2 стає обернено пропорційною αт.
Зниження вмісту оксидів азоту у відхідних газах котлів при спалюванні палива досягається зниженням температури в топці (особливо локальних її значень), спалюванням палива з мінімальними α і ін. Для цього застосовують двоступінчате спалювання палива, використовують замість вихрових прямоточні пальники, які дають погіршене сумішоутворення, застосовують рециркуляцію газів. Зменшення вмісту оксидів азоту в газах забезпечується також при використанні топок з пересічними струменями, вприскуванням води в зону інтенсивного горіння і ін.
При спалюванні твердого палива в якому міститься сірка вона виділяється в основному у вигляді SO2 і в значно менших кількостях у вигляді SO3. Утворенню SO3, як і при спалюванні рідкого палива, сприяє наявність в продуктах згорання надлишкового кисню. Сірчана кислота, яка утворюється при взаємодії SO3 з водяними парами, викликає корозію низькотемпературних поверхонь нагріву. Вміст сірчаного ангідриду істотно підвищує температуру точки роси (до 140 °С), що обмежує глибину охолодження газів і знижує економічність котельної установки. Для зменшення вмісту в продуктах згорання сірчаного ангідриду спалювання твердого палива ведуть з відносно невеликим надлишком повітря.
При сумісній присутності в атмосферному повітрі речовин, які володіють сумарною шкідливою дією на людину (NО2, SO2, SO3, NН3 і ін.), сума їх відносних концентрацій не повинна перевищувати одиниці:
(7)
де 0,085; 0,5; 0,25; 0,2 - відповідно гранично допустимі концентрації (ГДК) в атмосферному повітрі для NО2, SO2, SO3, NН3, мг/м3.
