炭化效率是炭生产中的至关重要的环节, 如果掌握不当, 则会对整个炭化生产的成本控制和出炭量带来负面影响, 并造成资源的浪费。

生物质例如木头主要包含三个组成部分: 纤维素, 木质素和水, 它们紧密的结合在一起。 干木通常仍含有12% - 18%的水份。 刚砍伐下的木材一般含水量在40%左右。

木材在炭化之前需经过烘干, 在此过程中要消耗掉很多能量, 因此提前在日下尽量晒干可以大大提高炭化的效率。 炭化的第一部是在100°C木材中的剩余水分被蒸发掉, 然后将炭化窑提高到280°C。 炭化窑内的热能一般来自木头本身燃烧产生的热能, 木头可以靠吸取此热能完成炭化过程。
当木头被烘干, 炉内升温到280°C左右时, 木头会自然热解, 热解过程中释放的物质主要包括焦油和复合气体例如氢气, 一氧化碳和二氧化碳等。 此时可控制允许少量空气进入炭化窑, 让一部分木头得到燃烧。

木头在280°C以上热解过程中释放热能, 木头同时也在吸收热能。 此循环不断持续, 直到仅剩下炭为止。 除非在炭化窑外部人为提供热能, 炭化过程将自行结束, 炭化过程中炉中最高温度可达400°C。

此时的炭仍含有一些的残余焦质物和燃尽的木灰, 木灰的含量通常在3%-5%左右, 焦质物的含量通常在30%左右, 剩余的碳含量一般在65%-70%。 如果再继续加热的话, 木炭中所含焦质物会被逐渐挥发掉, 同时也增加了碳的纯度。 通常炉温在500°C时, 木炭应该包含85%的碳, 以及10%的挥发物。 此时产炭量应该占原木重的33%。 因此产炭量与炭化窑的炉温有直接关系, 炉温的不同决定了生产出的炭里含挥发物的百分比。

 
相对较低的炭化窑炉温可以达到更高的产炭量, 但是产出的炭质量也相对要低, 因含有酸性焦油成分具有腐蚀性, 燃烧时会散发一定的烟。 优质的商品炭应含有至少75%的炭成分, 应在炭化窑中最终经过500°C的炭化过程。

因生物质原材料的不同, 生产出的炭也不完全相同。 通常含木质较多的木材出炭量也相对高。 因此来自成年树的木材是制炭的上等原料, 质地密的木材通常生产出的炭强度和密度也高, 现在对环境保护的重视用木材制炭已经越来越少。 生产出的炭如果含碳量越高,一般炭的易碎性也越高。 在450至500°C的温度所生产出炭的含炭量和易碎性可以达到一个良好的平衡点。

炭化前应该确保原材料尽可能干燥, 如果不干燥的话可能会造成最后炭化不均匀。 使原材料干燥的唯一目的是为了能让温度提升达到炭化的基本要求, 最终达到500°C完全炭化。