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木材、木屑、樹根、果核和果殼等木質材料的炭化，是把它放在炭化設備內加熱，進行熱分解。在熱解過程，發生一系列復雜化學反應，產生很多新生產物，木質材料發生了變化。
根據熱分解過程的溫度變化和生成產物的情況等特征，炭化過程大體上可分為如下四個階段。
1. 干燥階段       
這個階段的溫度在20—150攝氏度，熱解速度非常緩慢，主要是木材中所含水分依靠外部供給的熱量進行蒸發，木質材料的化學組成幾乎沒有變化。
2. 預炭化階段
這個階段的溫度為50—275攝氏度，木質材料熱分解反應比較明顯，木質材料化學組成開始發生變化，其中不穩定的組分，如半纖維素分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物質。
以上兩個階段都要外界供給熱量來保證熱解溫度的上升，所以又稱為吸熱分解階段。
3. 炭化階段
這個階段的溫度為75—400攝氏度，在這個階段中，木質材料急劇地進行熱分解，生成大量分解產物。生成的液體產物中含有大量醋酸、甲醇和木焦油，生成的氣體產物中二氧化碳含量逐漸減少，而甲烷、乙烯等可燃性氣體逐漸增多。這一階段放出大量反應熱，所以又稱為放熱反應階段。
4. 煅燒階段
溫度上升450—500攝氏度，這個階段依靠外部供給熱量進行木炭的煅燒，排出殘留在木炭中的揮發性物質，提高木炭的固定碳含量。這時生成液體產物已經很少。
應當指出，實際上這四個階段的界限難以明確劃分，由于炭化設備各個部位受熱量不同，木質材料的導熱系數又較小，因此，設備內木質材料所處的位置不同，甚至大塊木材的內部和外部，也可能處于不同熱解階段。