Топочным процессом называется реальный способ сжигания древесной биомассы в топке теплогенератора, при котором осуществляется непрерывное и регулируемое горение топлива в определенном объеме и своевременное удаление из этого объема дымовых газов, золы и шлака. При сжигании пеллет в основном применяется слоевой процесс сжигания. Сущность слоевого процесса сжигания твёрдого топлива заключается в том, что воздух непрерывно продувается через слой горящих пеллет, взаимодействует с ним, в результате чего получаются нагретые до высокой температуры топочные газы, зола и шлак. Топочные газы омывают поверхность нагрева топочного пространства и передают им часть своего тепла. Поверхности нагрева топки воспринимают тепло, излучаемое раскалёнными частицами топлива и пламенем, возникающим при сгорании горючих газов, выходящих из слоя топлива.

Пространство в слоевом топочном устройстве, где происходит взаимодействие топлива с воздухом и продуктами сгорания, называют активной зоной или зоной горения. Активная зона в топке, в свою очередь, состоит из кислородной зоны, зоны восстановления, зоны возгонки летучих и сушки топлива.

Кислородная зона – это нижний слой топлива, в который подводится воздух. В газах, происходящих через этот слой содержится кислород. В этой зоне происходит взаимодействие кислорода воздуха с углеродом топлива, в результате чего образуется одновременно окись углерода СО и углекислый газ СО2. Верхней границей кислородной зоны является сечение слоя, в котором температура достигает максимальное значения, а содержание кислорода становиться незначительным. Протяженность кислородной зоны по высоте слоя не зависит от скорости воздушного дутья и определяется размерами пеллет и их влажностью. Чем выше реакционная способность топлива, тем меньше протяженность кислородной зоны, и чем больше средний размер куска, тем больше ее протяженность. Если по технологии сжигания топлива высота слоя больше протяженность кислородной зоны, то над ней располагается зона восстановления.

Зоны восстановления - это пространство, в котором происходит взаимодействие углекислого газа СО2 с поверхностью раскаленного топлива, в результате чего в продуктах сгорания увеличивается содержание окиси углерода СО. Взаимодействие углекислого газа с углеродом топлива происходит с поглощением тепла, вследствие чего, температура слоя по высоте восстановительной зоны уменьшается.

Над зоной восстановления расположена зона возгонки летучих и сушки топлива. При большой высоте слоя содержание горючих компонентов в топочных газах увеличивается и возникает необходимость подвода воздуха сверху слоя для их дожигания. Воздух, подводимый за слоем топлива для дожигания горючих компонентов топочных газов, называют вторичным воздухом.
При слишком малой высоте топлива через него проходит значительное количество не прореагированного кислорода, что повышает коэффициент избытка воздуха, снижает температуру топочных газов и теплоотдачу от них поверхности нагрева.

Таким образом, режим работы топки при слоевом сжигании биомассы может быть двояким. Можно держать оптимальным по высоте слой топлива, равный протяжённости кислородной зоны, при этом весь требующийся для горения кислород продувается через слой топлива. Такой режим рекомендуется для сухого топлива с большой теплотой сгорания при использовании простой колосниковой решётки.
Можно поддерживать более высокий слой топлива, с тем, чтобы над кислородной зоной имелись зоны восстановления, возгонки летучих и подсушки топлива при воде вторичного воздуха. Этот режим рекомендуется для влажного топлива с низкой теплотой сгорания. Топочные устройства, работающие по такому принципу, называются полугазовыми.

При слоевом топочном процессе производительность топочного устройства регулируется изменением только двух параметров – скорость подач топлива (пеллет) и количество воздуха, подаваемого в топку. При слоевом сжигании частицы топлива находятся в слое, который движется по мере выгорания и подачи топлива, и частицы сцеплены друг с другом. Скорость обдувания частиц воздухом и продуктами сгорания равно скорости движения газов по каналам, образованными зазорами между частицами. Максимальная допустимая скорость газовых компонентов при движение их через слой топлива практически лимитирована недопустимостью выноса из слоя мелких частиц с последующем образованием прогаров в слое топлива.