เตาถ่านเป็นอุปกรณ์ชิ้นหนึ่งที่ใช้ในการผลิตถ่าน ใช้อุณหภูมิสูงและสภาพแวดล้อมที่ขาดออกซิเจนในการแปลงวัตถุดิบไม้หรือชีวมวลให้เป็นถ่าน หลักการของเตาถ่านส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามลักษณะ กระบวนการเผาไหม้ กระบวนการคาร์บอไนเซชัน และกระบวนการทำความเย็น
ประการแรก กระบวนการเผาไหม้ของเตาถ่านหมายถึงการจุดไฟให้กับวัตถุดิบไม้หรือชีวมวลในเตาเผา และให้ความร้อนแก่วัสดุผ่านอุณหภูมิสูงและความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้ ทำให้เกิดปฏิกิริยาไพโรไลซิสและคาร์บอไนเซชัน ในระหว่างกระบวนการนี้ ปริมาณออกซิเจนในเตาเผาจะต้องถูกจำกัดเพื่อให้แน่ใจว่ามีสภาพแวดล้อมที่ขาดออกซิเจนในระหว่างกระบวนการคาร์บอไนเซชัน โดยปกติจะใช้เตาเผาถ่านแบบปิด ซึ่งควบคุมออกซิเจนโดยการควบคุมระดับการเปิดของช่องอากาศเข้าและช่องไอเสีย ดังนั้นจึงมีสถานะขาดออกซิเจนในระหว่างกระบวนการเผาไหม้
ประการที่สอง กระบวนการคาร์บอไนเซชันของเตาคาร์บอไนเซชันหมายถึงกระบวนการที่วัตถุดิบไม้หรือชีวมวลผ่านปฏิกิริยาไพโรไลซิสและคาร์บอไนเซชันในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและไม่เป็นพิษ และค่อยๆ เปลี่ยนเป็นถ่าน ในระหว่างกระบวนการนี้ สารระเหยและความชื้นในเนื้อไม้จะถูกปล่อยออกมา และลิกโนเซลลูโลสจะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นถ่าน กระบวนการคาร์บอไนเซชันใช้เวลาพอสมควร โดยปกติจะใช้เวลาหลายชั่วโมงหรือนานกว่านั้นจึงจะเสร็จสมบูรณ์
ในที่สุด กระบวนการทำให้เย็นลงของเตาถ่านหมายความว่าหลังจากที่ถ่านถูกทำให้เป็นคาร์บอนแล้ว ถ่านจะต้องถูกทำให้เย็นลงที่อุณหภูมิห้องเพื่อรวบรวมและบรรจุภัณฑ์ กระบวนการทำความเย็นมักจะใช้การระบายความร้อนตามธรรมชาติหรือการระบายความร้อนด้วยน้ำเพื่อค่อยๆ ทำให้ถ่านที่มีอุณหภูมิสูงเย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพและความเสถียรของถ่าน
