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两段式煤气发生炉生产中遇到的各种反应
两段式煤气发生炉生产中遇到的各种反应
果橙 周日 十月 16, 2011 10:52 pm
两段式煤气发生炉生产中遇到的各种反应
1、 化合反应
在化学反应中，凡是两种或两种以上的物质经过化学变化后生成一种新的物质，这两种化学反应就称为化合反应。
在煤气生产中，碳和氧的反应：
C+O2=CO2
2C+O2=2CO2
C+CO2=2CO
2CO+O2=2CO2
碳和氢的反应
C+2H2=CH4
氢和氧的反应
2H2+O2=2H2O
上述这些反应都是属于化合反应。
除上述两种物质反应后产生一种新物质外，还有更多物质一起参加反应而生产一种物质的如：
三种物质参与的化合反应：
碳酸钙和水及二氧化碳反应生成碳酸氢钙
CaCO3+H2O+CO2＝Ca〔HCO3〕2
2、 置换反应：
参加反应的是一种单质和一种化合物，而反应后生成的另一单质和另一种化合物，这种化学反应称为置换反应。
C+H2O=CO+H2
C+2H2O=CO2+2H2
上述反应都是一种单质，一种化合物在反应后生成另一种单质和化合物，碳取代了水分子中的氢。
3、 放热与吸热反应：
在许多化学反应时，经常伴随放热和吸热的现象，总称为反应的热效应。
在煤的汽化中就是依靠物质燃烧氧化时的放热和还原时的吸热来完成主要煤炭气化反应过程。
汽化中碳与氧的反应，一氧化碳和氧的反应，氢气与氧气之间的反应，都是放热反应，而碳和二氧化碳的反应，碳和水蒸汽的反应是吸热反应。
以下是气化反应中的放热与吸热情况，在反应式的右边，+△H是放热反应，-△H是吸热反应。
C+O2=CO2+△H
C+O2=2CO+△H
2CO+O2=2CO2+△H
2H2+O2=2H2O+△H
C+2H2=CH4+△H
C+CO2-2CO-△H
C+H2O=CO+H2-△H
C+2H2O=CO2+2H2-△H
在放热反应中，反应后生成物质的热值总是小于参与反应物质总的热值，在吸热反应中，反应后生成物质总的热值总是大于参与反应的物质总的热值。
4、 氧化：
从狭义上来说，凡物质在反应中与氧作用生成新的含氧物质称为氧化，在过程中是得到氧的，如气化中碳与氧起反应得到的二氧化碳和一氧化碳，就是氧化。
C+O2=CO2
一个碳分子在反应中得到两个氧原子，组成含有两个氧原子的二氧化碳分子。
2C+O2=2CO
两个碳原子在反应中得到两个氧原子，组成两个含有一个氧原子的一氧化碳分子。
2H2+O2=2H2O
也是氢原子得到氧而结合成水分子。
5、 还原：
从狭义上来说，凡是物质在反应中失去氧而生成一种另外一种比原来含氧量少或不含氧的新物质，称为还原，例如气化中碳和二氧化碳的反应得到一氧化碳，对于二氧化碳来说它就是还原反应。
C+CO2=2CO
含有两个氧原子的二氧化碳分子与碳起作用时生成只含有一个氧原子的一氧化碳分子。
C+H2O=CO+H2
含有一个氧原子的水分子和碳起作用时生成不含氧的氢气。
从以上可知，反应中二氧化碳分子〔或水分子〕在反应中被碳取走了全部或部分氧，从二氧化碳和水的角度来看，它是一个还原反应。
在一个化学反应中，如果氧化和还原是并存的，一种物质被氧化了，另一种物质一定被还原了，如以上反应式中可知，当二氧化碳或水被还原时，碳就被氧化生成了一氧化碳。
所以对这种一个失去氧，一个得到氧的化学反应称为氧化――还原反应。
6、均相与非均相反应
在化学反应中参加反应的物质可能都是液体或都是气体，也可能是气体与液体的反应，或者是气体与固体的反应，也有液体与固体之间的反应。
各种气体之间的反应，〔气―气反应〕或者各种液体之间的反应〔液―液反应〕都称为均相反应，因属于一个状态〔一个相〕，参加反应的物质很容易相互进行扩散和均匀混合，所以这种反应称为均相反应，如气化中
2CO+O2=2CO2
CO+3H2=CH4+H2O
2CO+2H2=CH4+CO2
CO+H2O=CO2+H2
等反应都属于均相反应。
非均相反应在气化中一般用到的是流体与固体之间的反应，如
C+O2=CO2
2C+O2=2CO
C+H2O=CO2+2H2
2C+2H2O=CH4+CO2
等都是属于非均相反应。
7、煤炭气化过程中气、固体相反应的七个过程
气、固体非均相反应可以根据气体和固体的接触深度分为容积反应和表面反应两种，表面反应在物质的表面进行，而容积反应要在物质的内表面进行，也就是要扩散到固体物质颗粒的内部。当温度高时，容易产生表面反应，如C+O2=CO2的燃烧反应，反应速度快而容积反应的反应速度较慢。
气化过程中气、固体相反应的过程，大致分为七个阶段：
1〕 反应气体扩散到碳表面，这称为外扩散，是物理过程。
2〕 反应气体又通过固体物质颗粒的通道进入小孔的表面，这称为内扩散，也是物理过程。
3〕 反应气体分子被吸附在固体物质颗粒的内外表面，形成中间络合物，这就是化学过程。
4〕 吸附的络和物之间，或吸附的中间络和物与气体之间进行反应，这是化学过程。
5〕 被颗粒内外表面吸附的反应生成物解，这是化学过程。
6〕 在内表面解吸的生成产物扩散到颗粒外部，这是物理过程。
7〕 反应生成物由表面向气流中扩散，这是物理过程。
从以上可知，气体与固体反应中七个阶段其中有三个阶段是化学过程，四个阶段是物理过程，而且每一个过程都是前后相连，只有完成前一个过程，后一过程才能继续，所以七个阶段中那一个阶段的速度最慢时，整个过程的反应速度就取决与它，这个阶段的速度控制着整个反应过程的速度。
当总的反应速度是受化学反应速度控制时，则称为化学动力控制，又称为动力控制。当总的反应速度是受物理过程，即气体扩散速度控制时，则称为扩散控制。
8、反应的动力区、扩散区与过渡区
当气相反应处于动力区控制时，此时扩散的速度大于化学反应的速度，即参加反应的气体能及时到达物质颗粒的内外表面，但化学反应缓慢，来不及消耗，此时称反应处在动力区。
但在动力区反应时，由于反应温度的升高，化学反应速度逐渐加快，这时参加反应的气体来多少就被消耗多少，以后就供不应求，此时化学反应的速度大于扩散速度，此时称反应处在扩散区。
当反应处在动力区反应时，为加强反应，所以必须提高温度，使化学反应速度加快如C+CO2=2CO反应时，如果温度低，其还原效果就不好，只有提高气化层温度才能反应完全。当处于扩散区反应时，为加强反应，必须要增加鼓风量，即提高鼓风速度，此时扩散速度加快，能及时得到化学反应所需的参与气体，如C+O2=CO2,在此气化反应时要求加大风量，提高风速，使氧化速度加快，有力于气化作业。
如上所述，在动力区中温度是最重要的因素，在扩散区气体流速是最重要的因素。在动力区与扩散区之间，还有一个常遇到的区域，在此区域中，物理过程与化学过程具有同等重要的作用，这个区域就是过渡区〔中间区〕。
根据煤气发生炉中固体物料与气化剂的逆流气化情况，一般气化过程是在扩散区和中间区进行，所以提高反应速度的最有效方法是加强气体流速，即增加鼓风量，使固体碳粒上的气膜减小，扩散速度加快，同时热交换量加大，温度升高，以便有利于过渡区反应速度加快。
9、化学反应的反应速度
化学反应的反应速度是以单位时间内起化学变化物质的量来表示。在煤气化中化学反应速度有两种：一种称为均相反应速度〔在气化中是指气体和气体之间的反应速度〕，另一种是非均相反应速度〔在气化中是指碳与氧气、二氧化碳、水蒸汽、氢气之间的反应速度〕。
均相反应的反应速度是决定于参与生产物质的浓度，反应时的温度与压力。
非均相反应的反应速度不但决定于上述条件，还决定于气体对固体表面的扩散速度〔在气化中是使气化剂中O2和生成气中H2、CO2、H2O对碳表面的扩散速度〕。
10）正反应、逆反应、可逆反应
一般化学反应都可以正反相进行，例如：一氧化碳和水蒸汽的反应CO+H2O=H2+CO2中，参加反应的CO和H2O等物质较多，而生成的H2和CO2较少，这中间的反应是正反应，但随着参与物CO和H2O的逐渐减少，而生成物H2和CO2的逐渐增大，就会出现CO+H2O=H2+CO2的反方向反应，这时的反应称为逆反应。
在气化反应中，即有正反应，又有逆反应，所以这些化学反应又称为可逆反应。其化学反应式有双向指示，如CO+H2O可正向反应成H2+CO2，也可由产生的H2和CO2逆向反应成CO+H2O。
在一定条件下：有一定的正反应速度和一定的逆反应速度，达到一定比例，此时两者达到平衡，当条件改变时，如温度有变化，此时正反应速度与逆反应速度达到一个新的比例，达到一个新的平衡。
气化过程中主要反应的热力学方程式
由于气化过程中主要反应是通过吸热和放热来完成的，列出吸热与放热的化学方程式称为热化学方程式。
在热化学方程式的右侧，若为+△H〔或+Q〕，则次反应属放热反应，即通过反应后放出热量，如碳与气化剂中的氧所起的氧化反应。
在热力学方程式的右侧，若为－△H〔或－Q〕，则此反应是吸热反应，即只有外界加入热量后，反应才能进行，如碳与气化剂中水蒸汽的还原反应。
以下列出主要气化反应的热化学方程式。
1、 C+1/2O2=CO+123217千焦/千摩尔
2、 CO+1/2O2=CO2+285623千焦/千摩尔
3、 C+O2=CO2+408840千焦/千摩尔
4、 C+CO2=2CO－162045千焦/千摩尔
5、 C+H2O=CO+H2－118821千焦/千摩尔
6、 C+2H2O=CO2+2H2－75232千焦/千摩尔
7、 CO+3H2=CH4+H2O+206200千焦/千摩尔
8、 CO2+4H2=CH4+2H2O+126827千焦/千摩尔
9、 C+2H2=CH4+86375千焦/千摩尔
10、2C+2H2O=CH4+CO2+125604千焦/千摩尔
11、2CO+2H2=CH4+CO2+247740千焦/千摩尔
12、 H2+1/2O2=H2O+242039千焦/千摩尔
13、CO+H2O=CO2+H2+43585千焦/千摩尔
其中：上述反应中1、2、4、5、6、9、10为气──固相反应〔气化剂或生成气与碳的反应〕，3、7、8、11、12、13为气相反应〔气化剂与生成气之间反应〕。其中1、2、3、7、8、9、10、11、12、13为放热反应，4、5、6为吸热反应。
发生炉内的气化原理
一、两段炉结构
两段式发生炉的炉体呈圆筒型，外壳为钢板，壳内上段用耐火砖砌成炉膛，下段由钢板焊接成水夹套产生煤气炉自身与站内伴热用水蒸汽。在发生炉的上方设有加煤口，煤块由此投入炉内，下部有炉栅支撑整个燃料层，当蒸汽与空气混合形成气化剂后从炉栅下面送入后，在燃料层进行气化反应后生成煤气，一部分煤气不断向上运动，最后通过煤层上方的顶部煤气出口逸出，另一部分煤气通过炉膛外壁耐火砖砌成环行通道和不锈钢耐热中心管后，从底部煤气出口逸出，这两股煤气在炉膛内流动时依靠自身热量对新加入炉膛内煤块加热，将煤块内水分与挥发分物质进行气化，最后气化状蒸汽从顶部煤气出口逸出。煤块在发生炉内不断消耗而下移，成为灰渣落在炉栅上面，最后通过水封灰盆等断续清除除去。
根据煤在发生炉内的变化，发生炉一般分为空层、干燥层、干馏层、还原层、氧化层和灰层，为便于分析，可将还原层分为第一还原层和第二还原层，但对于实际情况是很难区分的。
气化剂由发生炉下部送风口入炉后，首先通过炉栅上的灰渣层。由于灰渣温度较高，气化剂在此受到预热。然后气化剂继续向上运动进入正在燃烧的氧化层，此时，煤中的碳与气化剂中的氧进行反应生成CO2和少量的CO。气化剂中的蒸汽在与氧化层生成的CO2等气体一起上升，在还原层中遇到炙热的碳，CO2被还原成CO，蒸汽被还原成H2。由于氧化层和还原层是燃料气化的主要区域，所以习惯上统称为气化层，一部分热气继续上升，加热上层的燃料，使燃料进行干馏，该层即为干馏层，该层下部的燃料为干馏产物半焦或焦炭。干馏气与上升的热气体相互混合，即为发生炉煤气，煤气经过最上面的干燥层，将燃料预热并干燥，最后进入空层，从顶部煤气出口逸出。另一部分气化层产生气体，通过炉体上段耐火砖砌成环行通道与不锈钢中心管向上流动，借助物体传热对炉内燃料进行干馏、干燥，在流经炉体侧管调节阀后从底部出口逸出。
上述气化过程中，煤气和燃料相对而行。这种方式充分利用煤气的显热对燃料进行干燥和预热，利用灰渣的显热预热气化剂，从而提高了发生炉的热效率，燃料这的挥发分不经过高温区进行分解，这对提高煤气的发热量很有好处。实际生产中燃料层的分层情况并不十分明显，层与层之间相互参差不齐，气化反应也不是在各层中截然分开的进行。划分各层的目的是为了研究方便。
1、 化合反应
在化学反应中，凡是两种或两种以上的物质经过化学变化后生成一种新的物质，这两种化学反应就称为化合反应。
在煤气生产中，碳和氧的反应：
C+O2=CO2
2C+O2=2CO2
C+CO2=2CO
2CO+O2=2CO2
碳和氢的反应
C+2H2=CH4
氢和氧的反应
2H2+O2=2H2O
上述这些反应都是属于化合反应。
除上述两种物质反应后产生一种新物质外，还有更多物质一起参加反应而生产一种物质的如：
三种物质参与的化合反应：
碳酸钙和水及二氧化碳反应生成碳酸氢钙
CaCO3+H2O+CO2＝Ca〔HCO3〕2
2、 置换反应：
参加反应的是一种单质和一种化合物，而反应后生成的另一单质和另一种化合物，这种化学反应称为置换反应。
C+H2O=CO+H2
C+2H2O=CO2+2H2
上述反应都是一种单质，一种化合物在反应后生成另一种单质和化合物，碳取代了水分子中的氢。
3、 放热与吸热反应：
在许多化学反应时，经常伴随放热和吸热的现象，总称为反应的热效应。
在煤的汽化中就是依靠物质燃烧氧化时的放热和还原时的吸热来完成主要煤炭气化反应过程。
汽化中碳与氧的反应，一氧化碳和氧的反应，氢气与氧气之间的反应，都是放热反应，而碳和二氧化碳的反应，碳和水蒸汽的反应是吸热反应。
以下是气化反应中的放热与吸热情况，在反应式的右边，+△H是放热反应，-△H是吸热反应。
C+O2=CO2+△H
C+O2=2CO+△H
2CO+O2=2CO2+△H
2H2+O2=2H2O+△H
C+2H2=CH4+△H
C+CO2-2CO-△H
C+H2O=CO+H2-△H
C+2H2O=CO2+2H2-△H
在放热反应中，反应后生成物质的热值总是小于参与反应物质总的热值，在吸热反应中，反应后生成物质总的热值总是大于参与反应的物质总的热值。
4、 氧化：
从狭义上来说，凡物质在反应中与氧作用生成新的含氧物质称为氧化，在过程中是得到氧的，如气化中碳与氧起反应得到的二氧化碳和一氧化碳，就是氧化。
C+O2=CO2
一个碳分子在反应中得到两个氧原子，组成含有两个氧原子的二氧化碳分子。
2C+O2=2CO
两个碳原子在反应中得到两个氧原子，组成两个含有一个氧原子的一氧化碳分子。
2H2+O2=2H2O
也是氢原子得到氧而结合成水分子。
5、 还原：
从狭义上来说，凡是物质在反应中失去氧而生成一种另外一种比原来含氧量少或不含氧的新物质，称为还原，例如气化中碳和二氧化碳的反应得到一氧化碳，对于二氧化碳来说它就是还原反应。
C+CO2=2CO
含有两个氧原子的二氧化碳分子与碳起作用时生成只含有一个氧原子的一氧化碳分子。
C+H2O=CO+H2
含有一个氧原子的水分子和碳起作用时生成不含氧的氢气。
从以上可知，反应中二氧化碳分子〔或水分子〕在反应中被碳取走了全部或部分氧，从二氧化碳和水的角度来看，它是一个还原反应。
在一个化学反应中，如果氧化和还原是并存的，一种物质被氧化了，另一种物质一定被还原了，如以上反应式中可知，当二氧化碳或水被还原时，碳就被氧化生成了一氧化碳。
所以对这种一个失去氧，一个得到氧的化学反应称为氧化――还原反应。
6、均相与非均相反应
在化学反应中参加反应的物质可能都是液体或都是气体，也可能是气体与液体的反应，或者是气体与固体的反应，也有液体与固体之间的反应。
各种气体之间的反应，〔气―气反应〕或者各种液体之间的反应〔液―液反应〕都称为均相反应，因属于一个状态〔一个相〕，参加反应的物质很容易相互进行扩散和均匀混合，所以这种反应称为均相反应，如气化中
2CO+O2=2CO2
CO+3H2=CH4+H2O
2CO+2H2=CH4+CO2
CO+H2O=CO2+H2
等反应都属于均相反应。
非均相反应在气化中一般用到的是流体与固体之间的反应，如
C+O2=CO2
2C+O2=2CO
C+H2O=CO2+2H2
2C+2H2O=CH4+CO2
等都是属于非均相反应。
7、煤炭气化过程中气、固体相反应的七个过程
气、固体非均相反应可以根据气体和固体的接触深度分为容积反应和表面反应两种，表面反应在物质的表面进行，而容积反应要在物质的内表面进行，也就是要扩散到固体物质颗粒的内部。当温度高时，容易产生表面反应，如C+O2=CO2的燃烧反应，反应速度快而容积反应的反应速度较慢。
气化过程中气、固体相反应的过程，大致分为七个阶段：
1〕 反应气体扩散到碳表面，这称为外扩散，是物理过程。
2〕 反应气体又通过固体物质颗粒的通道进入小孔的表面，这称为内扩散，也是物理过程。
3〕 反应气体分子被吸附在固体物质颗粒的内外表面，形成中间络合物，这就是化学过程。
4〕 吸附的络和物之间，或吸附的中间络和物与气体之间进行反应，这是化学过程。
5〕 被颗粒内外表面吸附的反应生成物解，这是化学过程。
6〕 在内表面解吸的生成产物扩散到颗粒外部，这是物理过程。
7〕 反应生成物由表面向气流中扩散，这是物理过程。
从以上可知，气体与固体反应中七个阶段其中有三个阶段是化学过程，四个阶段是物理过程，而且每一个过程都是前后相连，只有完成前一个过程，后一过程才能继续，所以七个阶段中那一个阶段的速度最慢时，整个过程的反应速度就取决与它，这个阶段的速度控制着整个反应过程的速度。
当总的反应速度是受化学反应速度控制时，则称为化学动力控制，又称为动力控制。当总的反应速度是受物理过程，即气体扩散速度控制时，则称为扩散控制。
8、反应的动力区、扩散区与过渡区
当气相反应处于动力区控制时，此时扩散的速度大于化学反应的速度，即参加反应的气体能及时到达物质颗粒的内外表面，但化学反应缓慢，来不及消耗，此时称反应处在动力区。
但在动力区反应时，由于反应温度的升高，化学反应速度逐渐加快，这时参加反应的气体来多少就被消耗多少，以后就供不应求，此时化学反应的速度大于扩散速度，此时称反应处在扩散区。
当反应处在动力区反应时，为加强反应，所以必须提高温度，使化学反应速度加快如C+CO2=2CO反应时，如果温度低，其还原效果就不好，只有提高气化层温度才能反应完全。当处于扩散区反应时，为加强反应，必须要增加鼓风量，即提高鼓风速度，此时扩散速度加快，能及时得到化学反应所需的参与气体，如C+O2=CO2,在此气化反应时要求加大风量，提高风速，使氧化速度加快，有力于气化作业。
如上所述，在动力区中温度是最重要的因素，在扩散区气体流速是最重要的因素。在动力区与扩散区之间，还有一个常遇到的区域，在此区域中，物理过程与化学过程具有同等重要的作用，这个区域就是过渡区〔中间区〕。
根据煤气发生炉中固体物料与气化剂的逆流气化情况，一般气化过程是在扩散区和中间区进行，所以提高反应速度的最有效方法是加强气体流速，即增加鼓风量，使固体碳粒上的气膜减小，扩散速度加快，同时热交换量加大，温度升高，以便有利于过渡区反应速度加快。
9、化学反应的反应速度
化学反应的反应速度是以单位时间内起化学变化物质的量来表示。在煤气化中化学反应速度有两种：一种称为均相反应速度〔在气化中是指气体和气体之间的反应速度〕，另一种是非均相反应速度〔在气化中是指碳与氧气、二氧化碳、水蒸汽、氢气之间的反应速度〕。
均相反应的反应速度是决定于参与生产物质的浓度，反应时的温度与压力。
非均相反应的反应速度不但决定于上述条件，还决定于气体对固体表面的扩散速度〔在气化中是使气化剂中O2和生成气中H2、CO2、H2O对碳表面的扩散速度〕。
10）正反应、逆反应、可逆反应
一般化学反应都可以正反相进行，例如：一氧化碳和水蒸汽的反应CO+H2O=H2+CO2中，参加反应的CO和H2O等物质较多，而生成的H2和CO2较少，这中间的反应是正反应，但随着参与物CO和H2O的逐渐减少，而生成物H2和CO2的逐渐增大，就会出现CO+H2O=H2+CO2的反方向反应，这时的反应称为逆反应。
在气化反应中，即有正反应，又有逆反应，所以这些化学反应又称为可逆反应。其化学反应式有双向指示，如CO+H2O可正向反应成H2+CO2，也可由产生的H2和CO2逆向反应成CO+H2O。
在一定条件下：有一定的正反应速度和一定的逆反应速度，达到一定比例，此时两者达到平衡，当条件改变时，如温度有变化，此时正反应速度与逆反应速度达到一个新的比例，达到一个新的平衡。
气化过程中主要反应的热力学方程式
由于气化过程中主要反应是通过吸热和放热来完成的，列出吸热与放热的化学方程式称为热化学方程式。
在热化学方程式的右侧，若为+△H〔或+Q〕，则次反应属放热反应，即通过反应后放出热量，如碳与气化剂中的氧所起的氧化反应。
在热力学方程式的右侧，若为－△H〔或－Q〕，则此反应是吸热反应，即只有外界加入热量后，反应才能进行，如碳与气化剂中水蒸汽的还原反应。
以下列出主要气化反应的热化学方程式。
1、 C+1/2O2=CO+123217千焦/千摩尔
2、 CO+1/2O2=CO2+285623千焦/千摩尔
3、 C+O2=CO2+408840千焦/千摩尔
4、 C+CO2=2CO－162045千焦/千摩尔
5、 C+H2O=CO+H2－118821千焦/千摩尔
6、 C+2H2O=CO2+2H2－75232千焦/千摩尔
7、 CO+3H2=CH4+H2O+206200千焦/千摩尔
8、 CO2+4H2=CH4+2H2O+126827千焦/千摩尔
9、 C+2H2=CH4+86375千焦/千摩尔
10、2C+2H2O=CH4+CO2+125604千焦/千摩尔
11、2CO+2H2=CH4+CO2+247740千焦/千摩尔
12、 H2+1/2O2=H2O+242039千焦/千摩尔
13、CO+H2O=CO2+H2+43585千焦/千摩尔
其中：上述反应中1、2、4、5、6、9、10为气──固相反应〔气化剂或生成气与碳的反应〕，3、7、8、11、12、13为气相反应〔气化剂与生成气之间反应〕。其中1、2、3、7、8、9、10、11、12、13为放热反应，4、5、6为吸热反应。
发生炉内的气化原理
一、两段炉结构
两段式发生炉的炉体呈圆筒型，外壳为钢板，壳内上段用耐火砖砌成炉膛，下段由钢板焊接成水夹套产生煤气炉自身与站内伴热用水蒸汽。在发生炉的上方设有加煤口，煤块由此投入炉内，下部有炉栅支撑整个燃料层，当蒸汽与空气混合形成气化剂后从炉栅下面送入后，在燃料层进行气化反应后生成煤气，一部分煤气不断向上运动，最后通过煤层上方的顶部煤气出口逸出，另一部分煤气通过炉膛外壁耐火砖砌成环行通道和不锈钢耐热中心管后，从底部煤气出口逸出，这两股煤气在炉膛内流动时依靠自身热量对新加入炉膛内煤块加热，将煤块内水分与挥发分物质进行气化，最后气化状蒸汽从顶部煤气出口逸出。煤块在发生炉内不断消耗而下移，成为灰渣落在炉栅上面，最后通过水封灰盆等断续清除除去。
根据煤在发生炉内的变化，发生炉一般分为空层、干燥层、干馏层、还原层、氧化层和灰层，为便于分析，可将还原层分为第一还原层和第二还原层，但对于实际情况是很难区分的。
气化剂由发生炉下部送风口入炉后，首先通过炉栅上的灰渣层。由于灰渣温度较高，气化剂在此受到预热。然后气化剂继续向上运动进入正在燃烧的氧化层，此时，煤中的碳与气化剂中的氧进行反应生成CO2和少量的CO。气化剂中的蒸汽在与氧化层生成的CO2等气体一起上升，在还原层中遇到炙热的碳，CO2被还原成CO，蒸汽被还原成H2。由于氧化层和还原层是燃料气化的主要区域，所以习惯上统称为气化层，一部分热气继续上升，加热上层的燃料，使燃料进行干馏，该层即为干馏层，该层下部的燃料为干馏产物半焦或焦炭。干馏气与上升的热气体相互混合，即为发生炉煤气，煤气经过最上面的干燥层，将燃料预热并干燥，最后进入空层，从顶部煤气出口逸出。另一部分气化层产生气体，通过炉体上段耐火砖砌成环行通道与不锈钢中心管向上流动，借助物体传热对炉内燃料进行干馏、干燥，在流经炉体侧管调节阀后从底部出口逸出。
上述气化过程中，煤气和燃料相对而行。这种方式充分利用煤气的显热对燃料进行干燥和预热，利用灰渣的显热预热气化剂，从而提高了发生炉的热效率，燃料这的挥发分不经过高温区进行分解，这对提高煤气的发热量很有好处。实际生产中燃料层的分层情况并不十分明显，层与层之间相互参差不齐，气化反应也不是在各层中截然分开的进行。划分各层的目的是为了研究方便。
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