Конструкції опалювальних печей створювалися протягом тривалого часу і призначалися для спалювання в них твердого палива. Тільки в більш пізній період стали створюватися конструкції, розраховані на використання рідкого і газоподібного палива. Щоб найбільш ефективно використовувати ці цінні види в існуючих печах, необхідно знати, чим відрізняються процеси горіння цих палив від горіння твердого палива.
У всіх печах тверде паливо (дрова, різні види кам'яного вугілля, антрацит, кокс і ін.) Спалюється на колосниках шаровим способом, з періодичним завантаженням палива і очищенням колосників від шлаку. Шарової процес спалювання має чіткий циклічний характер. Кожен цикл включає наступні стадії: завантаження палива, підсушування і розігрів шару, виділення летких речовин і їх горіння, горіння палива в шарі, Догорание залишків і, нарешті, видалення шлаків.
На кожній з цих стадій створюється певний тепловий режим, і процес горіння в печі відбувається з безперервно мінливими показниками.
Первинна стадія підсушування і розігріву шару носить так званий ендотермічну характер, тобто вона супроводжується не виділенням, а поглинанням теплоти, одержуваної від розпечених стін топливника і від недогорілі залишків. Далі в міру розігріву шару починається виділення газоподібних горючих компонентів і їх вигоряння в газовому обсязі. На цій стадії починається тепловиділення в топці, яке поступово збільшується. Під впливом розігріву починається горіння твердої коксової основи шару, що дає зазвичай найбільший тепловий ефект. У міру прогорання шару тепловиділення поступово зменшується і в кінцевій стадії має місце малоінтенсивне дожигание горючих речовин. Відомо, що роль і вплив окремих стадій циклу шарового горіння залежить від наступних показників якості твердого палива: вологості, зольності, вмісту летких горючих речовин і вуглецю в горючій масі.
Розглянемо, як впливають ці складові на характер процесу горіння в шарі. Зволоження палива негативно впливає на горіння, так як на випаровування вологи повинна бути витрачена частина питомої теплоти згорання палива. В результаті знижуються температури в топливнике, погіршуються умови спалювання, а сам цикл горіння затягується.
Негативна роль зольності палива проявляється в тому, що зольна маса обволікає горючі компоненти палива і перешкоджає доступу до них кисню повітря. В результаті горюча маса палива не догорає, утворюється так званий механічний недожог.
Дослідженнями вчених встановлено, що великий вплив на характер розвитку процесів горіння надає співвідношення змісту в твердому паливі летючих газоподібних речовин і твердого вуглецю. Летючі горючі речовини починають виділятися з твердого палива при порівняно низьких температурах, починаючи з 150 ... 200 ° С і вище. Летючі речовини різноманітні за складом і відрізняються різними температурами виходу, тому процес їх виділення розтягнутий у часі і його остаточна стадія зазвичай поєднується з горінням твердої паливної частини шару.