本发明涉及低氮燃烧领域，具体涉及一种适应燃料成分变化的超低氮燃烧系统及方法。该低氮燃烧系统主要包括燃气管路上安装的燃料成分在线分析仪、燃烧器控制器、自适应调节式燃烧器、排烟管道上安装的烟气在线分析仪。燃料成分在线分析仪通过检测燃料成分，将数据传输给燃烧器控制器，燃烧器控制器根据燃料成分自动调节燃烧器结构。烟气在线分析仪将烟气中的氮氧化物与一氧化碳含量反馈给控制器，若排放达标，则记录对应燃料成分与燃烧器结构，反之继续调整燃烧器结构，直到排放满足要求。本系统在学习完成后，可根据燃料成分直接调整燃烧器至对应结构，无需再通过烟气反馈来调整燃烧器，响应速度快，避免由于燃料成分波动引起氮氧化物排放超标。