煤块入炉后在固定床内主要的化学反应是以下三方面：
① 煤中的碳与气化剂中的氧和水蒸汽之间的反应；
② 气化剂中的氧、水蒸汽、各种生成气体之间的反应；
③ 煤的热裂解反应。
按照煤气发生炉内气化技应过程所进行的程序，将炉内分为六层：1) 空层；2) 干燥层；3) 干馏层；4) 还原层；5) 氧化层(火层)；6) 灰渣层。
1) 空层
空层是在料层之上，它是经过气化过程后生成的产物流通的空间，其主要作用是汇集所生成的煤。在正常气化过程中，空层中的煤气温度一般在500℃左右，此时生成煤气中的各个组份CO、CO2、H2和未分解的水蒸汽之间的相互作用较少。但在不正常气化过程中，如料层出现风洞，或局部地区冷运行时，由于气化剂中的氧不能在氧化层中耗用完，逸至炉面与生成的煤气中CO、H2、CH4等在空层处氧化燃烧反应。
所以空层在气化中是一个基本上不起作用的层　，由于燃料层的高层一般是凭藉空层的高度来判断的（料层高度与空层之和为炉膛的总高度，若空层小了，即料层厚了，反之亦然），因此，量测空层高度是司炉操作的重要指标之一。
2) 干燥层
常用的固定床发生炉都是正火型，进入炉内的常温煤块处于料层的最上部，在此煤块接受上升载热煤气的对流传热与辐射传热，而料层内部的煤块与上升的载热煤气进行传导和辐射，即而使其进入料层的煤，温度逐步上升，在100-150℃这一区域时为干燥阶段，在此阶段中煤的大部分水分（外在水分和内在水分）都被汽化成水蒸汽逸出，并混入上升的热煤气中，在逐渐逸出水蒸汽的过程中，煤就呈无水或只含少量结合水的状态。
煤的干燥是吸热过程，所以要求入炉煤的水分不能过高，以免由于过度吸热蒸发水分，而造成反应层温度下降。
3) 干馏层
在还原层的上方，被干燥的煤与来自还原层的上升热气流相接触进行热传递，气流温度下降，煤料温度上升，在150℃-700℃的温度间内，煤中的挥发分产生裂解，生成少量的甲烷、烯烃和重质焦油。
4) 还原层
还原层在氧化层的上方，由于灼热的炭具有很强的夺取氧化物中的氧的能力，因而，CO2和水蒸汽会被还原成CO和H2，成为低热值发生炉煤气中可燃气体部分的主体，属吸热反应，其主要反应如下：
C+CO2          2CO-162.4MJ(38790kcal)
C+H2O          H2+CO-118.8MJ(28380kcal)
C+2H2O         CO2+2H2-75.2MJ(17970kcal)
以上反应均为吸热反应，还原层温度在800-1000℃之间，还原层的厚度为750-850mm，
还原层在煤气炉内是生成可燃气体的主要区段。
5) 氧化层
氧化层也称火层，是煤在炉内气化反应的主要区段之一，在此层炭与氧发生剧烈的燃烧反应生成CO，并放出大量的热，属放热反应，其主要反应如下：
C+O2　　　　  CO2+408.8MJ（97650kcal）
2C+O2         2CO+246.4MJ
CO+H2O        CO2+H2+43.6MJ
氧化层的高度，一般为块煤粒度的3-4倍，约为100-200mm，氧化层的温度为炉内最高，但应低于煤的灰熔点，否则会造成炉内结渣，氧化层内的温度，一般控制在1200℃左右。
6) 灰渣层
煤在炉内燃烧后产生的灰渣，形成了灰渣层，它在发生炉内的料层的最下部，覆盖在炉篦子之上，其主要作用是：1.保护炉篦和风帽，以免因氧化层的高温而烧坏。2.预热由炉底进入的氧化剂（空气+蒸汽），气化剂进入炉底后，首先经过灰渣层进行热交换，使其灰渣层温度降低，氧化剂温度升高，一般气化剂可预热至300-450℃。
常压固定床单段式煤气发生炉所产煤气的主要可燃气体组成是：CO、H2和CH4.
CO：在煤气的气体组成中，约占25-30%，CO发热量为12.64MJ/m3(3018kcal/m3).着火温度为644-658℃，爆炸范围12.5-74.2%
H2：在煤气的气体组成中，约占15-18%， H2发热量为10.76MJ/m3(2576kcal/m3).着火温度为580-590℃，爆炸范围4.2-75.9%
CH4：在煤气的气体组成中，约占5-10%，爆炸范围5.4-15%

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