层燃炉有悠久的历史，目前在工业和采暖锅炉中仍占主要地位。按操作方式可分为手烧炉、半机械化炉和机械化炉；按炉排型式可分为链条炉、振动炉排炉和倾斜往复炉排炉；按加料方式又可分为上饲式和下饲式等。

固体燃料进行层状燃烧时，燃料将依靠自身的重量在炉箅上堆积成较致密的燃料层。最简单最基本的层状燃烧是固定床燃烧，其炉箅是固定的，由图5-2可以看出这种燃烧床的燃料层结构和燃烧过程。

新的燃料从上部加到炽热的火床上。一方面被火床直接加热，另一方面受到燃料层上方的高温火焰和炉墙的辐射加热，新燃料温度迅速升高，很快开始析出水分和发生热分解。热分解产生的挥发分上升离开燃料后先行着火，不久燃料层本身也开始着火。随着更新的燃料不断加入，原先的燃料便边燃烧边由于自身重量或某些动作而逐渐下降，而后形成灰渣到达炉箅，最后排出。

与燃料运动方向相反，空气是自下而上地流入炉膛的，在两者的逆向运动中，它们发生了复杂的热交换，进而对燃烧形式产生了重大影响。当空气通过炉排和灰渣时，自身受到预热，同时冷却了炉箅和灰渣，这有利于保护炉箅和灰渣的排出。预热后的空气上升进入固相反应层，空气中的氧与炽热的碳发生反应，由于氧气含量大，燃烧产物主要为CO 2 ，但也会产生少量CO，并放出大量的热，故该层从下而上温度逐渐升高。但随着燃烧反应的进行，空气中氧的大量消耗，二氧化碳的含量不断增加，该层的温度和二氧化碳含量都将上升到某一最大值。这种固相燃烧层一般称为氧化层。实验表明，氧化层的厚度约为所用煤块尺寸的3～4倍。

当煤层总厚度大于氧化层的厚度时，则在氧化层上部还会出现一个还原层。在氧化层中生成的部分二氧化碳在这里可与碳反应而被还原成一氧化碳。还原反应是吸热的，所以随着一氧化碳浓度的增加，还原层温度有所下降，不过仍远高于新加入的燃料的温度。可见，燃料层的厚度不同，燃烧反应的形式和得到的燃烧产物不同。这样便产生了两种层燃方法，即薄煤层燃烧法和厚煤层燃烧法。

在薄煤层燃烧法中，煤层厚度大致相当于所用煤块的氧化层的厚度，这时在燃料层中不存在还原层，碳所进行的是完全燃烧。对于烟煤来说，煤层厚度常取100～150mm。厚煤层燃烧法又称为半煤气化燃烧法，这时燃料层中存在一定厚度的还原层，其燃烧产物中会有一氧化碳和氢气等可燃气体。一般来说，当燃料颗粒确定时，氧化层的厚度变化不大，煤层加厚将主要使还原层增厚。且随着还原层的增厚，一氧化碳的含量增大。这就是说，在火床燃烧中，可以通过改变煤层的厚度来控制气相产物的组分。对于以产生热量为主要目的的燃烧炉来说，其煤层不宜过厚。

当采用薄煤层燃烧时，全部空气从煤层下面送入燃烧室。而采用厚煤层燃烧时，如果也希望实现完全燃烧，则除了从煤层下面将一部分空气（一次空气）送入燃烧室之外，还应将部分空气（二次空气）从煤层上方分成很多流股送入燃烧室，以燃尽可燃气体。采用这种燃烧方式时，由于气相火焰较长，炉内的温度分布比较均匀。一次空气和二次空气的比例应根据燃料的挥发分及还原反应所生成的可燃气体的量来确定。层燃法的煤层厚度和鼓风压力及煤种有关。

固定床燃烧法劳动强度大，热效率不高，污染严重并且由于燃烧状况的周期性，不适合要求稳定供热的场合。因此很多改型层燃炉相继出现。主要有抛煤式层燃炉、振动炉排式层燃炉、链条传动式层燃炉、抛煤机式链条炉、下饲加煤炉排炉、双层炉排火床炉、往复推饲排炉等。

大部分层燃炉燃烧所需的空气均由炉箅下方送入。在较大的层燃炉中，空气的供应和烟气的排除都借助于风机。为了保持稳定的燃料层，穿经燃料层的空气流速必须保持以下关系：

式中，d为燃料块的当量直径，m；ρ r 和ρ k 分别为燃料和空气的密度，kg/m 3 ；w k 为空气的流速，m/s；c为燃料块的阻力系数。

当空气流速超过上述关系时，部分燃料会被吹起来，炉子不能稳定工作。当燃料块过小时，被吹起来的可能性更大，因而燃料块的大小，对层燃炉的燃烧状态也有重要影响。

炉排形式的选择，通常主要根据锅炉的容量、对负荷变化的适应性及燃料的性质来决定。而水分含量、煤中细粉的百分含量（%）、煤的可磨性、煤的热值、灰熔点、煤中矿物质组成、挥发物质/固定碳之比、黏结性均将影响炉排运行性能。