煤气发生炉的工作原理以分层理论为指导，炉内自下而上分为灰层、氧化层、还原层、干馏层和干燥层。灰层，也称作渣层，是煤炭燃烧与汽化后的混合物，位于炉篦上150～250mm厚。它的主要功能包括：预热空气和水蒸气，为氧化层提供优越条件，保护炉篦，均匀分布气化剂，以及稳定其它层次。氧化层，又称火层，厚度为100～200mm。此层的主要作用是使空气中的氧气与碳进行反应，生成二氧化碳并释放大量热量，以维持煤气的热化学反应所需的热量。还原层生成可燃气体，分为第一还原层和第二还原层。此层厚度为200～400mm。还原层的化学反应包括二氧化碳与碳反应生成一氧化碳，水蒸气与碳反应生成一氧化碳和氢气，以及一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气。干馏层位于还原层之上，煤炭在此层干燥后在400～500℃下析出挥发分及其它干馏产物，形成焦碳。焦碳转入还原层进行热化学反应。干燥层位于总层最上层，负责蒸发原煤中的水分，为下层提供干燥原料。煤气发生炉的总层高度一般为900～1000mm，总层等于各层厚度之和。
