Từ khi đưa nhiên liệu vào buồng lửa đến khi đốt cháy hết, nhiên liệu phải trải qua một quá trình thay đổi về vật lý và hóa học rất phức tạp xen kẽ nhau, nói chung có thể chia thành 4 giai đoạn chính sau:

1. Giai đoạn sấy nóng và sấy khô nhiên liệu

Khi nhiên liệu được đưa vào buồng lửa đang vận hành, lập tức nhận được nhiệt từ không khí nóng, từ sản phẩm cháy, từ lớp than đang cháy, từ vách tường của buồng lửa v.v…Phương thức truyền nhiệt từ không khí nóng là đối lưu, từ sản phẩm cháy là đối lưu và bức xạ, từ lớp than đang cháy là dẫn nhiệt và bức xạ, từ lớp than đang cháy là dẫn nhiệt và bức xạ, từ vách buồng lửa cũng là bức xạ v.v…

          Khi nhận được nhiệt, nhiên liệu được sấy nóng và sấy khô. Nhiệt độ của nhiên liệu tăng dần, lượng ẩm trong nhiên liệu cũng nhận được nhiệt, nhiệt độ tăng dần và bốc hơi với cường độ mạnh dần. Khi nhiệt độ đạt đến khoảng 100^oC thì bốc hơi mãnh liệt, cho đến khi bốc hơi hầu hết độ ẩm bề mặt thì nhiệt độ tiếp tục tăng và bước sang giai đoạn thoát chất bốc.

          Nhiên liệu có nhiệt độ ban đầu càng thấp, độ ẩm càng cao thì lượng nhiệt cần để sấy càng nhiều, thời gian sấy càng dài, lượng không khí cần cũng nhiều. Nhưng cần lưu ý là giai đoạn này cần không khí chỉ với tư cách là tác nhân sấy chứ không phải là cung cấp ôxy cho quá trình cháy.

 2. Giai đoạn thoát chất bốc và tạo cốc

Nhiên liệu đã sấy khô, nếu tiếp tục nhận nhiệt thì nhiệt độ tăng lên, chất bốc thoát ra dần và có thể bắt đầu cháy. Mỗi loại nhiên liệu bắt đầu thoát chất bốc ở nhiệt độ khác nhau.

Trong quá trình đốt nóng nhiên liệu, nhiều hợp chất cacbuahyđrô bị nhiệt phân thành những nguyên tố đơn giản cacbon và hyđrô. Những hợp chất hữu cơ nhiều hyđrô thường dễ thoát chất bốc, dễ phân hủy và dễ cháy nhưng nhiệt từ chất bốc thường không cao và cháy với ngọn lửa không sáng. Khó nhiệt phân nhất là mêtan (CH₄) phải trên 600^oC mới phân hủy, nhưng lại cho những chất điểm cacbon ở thể rắn rất khó cháy gọi là “muội than” hoặc “mồ hóng”. Những loại nhiên liệu chứa nhiều mêtan như dầu madut, khí thiên nhiên, khi cháy hình thành nhiều hạt “muội than” nóng đỏ tạo thành ngọn lửa sáng và tăng khả năng truyền nhiệt bức xạ của ngọn lửa.

3. Giai đoạn cháy chất bốc và cốc

Cháy là quá trình phản ứng hóa học giữa ôxy và các thành phần cháy được tỏa ra nhiều nhiệt và ánh sáng. Tốc độ cháy phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ chất cháy được.

Ở nhiệt độ nhất định, tốc độ cháy phụ thuộc vào nồng độ chất cháy được trong hỗn hợp nhiên liệu và không khí. Nồng độ thấp, tốc độ cháy chậm, nồng độ cao, tốc độ cháy nhanh. Còn ở nồng độ nhất định, tốc độ cháy phụ thuộc vào rất nhiều vào nhiệt độ, ảnh hưởng của nhiệt độ đối với quá trình cháy lớn hơn rất nhiều ảnh hưởng của nồng độ.

Sau khi bắt lửa, tốc độ cháy càng mãnh liệt, tuy nồng độ cháy giảm dần nhưng vì do nhiệt độ buồng lửa tăng cao. Cho đến khi cháy hết khoảng 80 đến 90% chất cháy được thì phản ứng mới giảm dần tốc độ.

4. Giai đoạn tạo tro xỉ:

Sau quá trình cháy, những chất rắn không cháy được sẽ tạo thành tro xỉ. Tro là những chất rắn không cháy được nhưng không bị nóng chảy còn xỉ chính là tro nóng chảy tạo thành.

Tùy theo tính chất và các nhiệt độ biến dạng, nhiệt độ mềm và nhiệt độ nóng chảy của tro, ta có thể chọn phương pháp thải tro xỉ thích hợp, có thể thải tro ở nhiệt độ không quá 850^oC, có thể thải xỉ khô ở nhiệt độ cao hơn hoặc thải xỉ lỏng ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy của tro.