فرن الكربنة هو قطعة من المعدات المستخدمة لإنتاج الفحم. ويستخدم درجات حرارة عالية وبيئة تعاني من نقص الأكسجين لتحويل المواد الخام الخشبية أو الكتلة الحيوية إلى فحم. يتضمن مبدأ فرن الكربنة بشكل أساسي ثلاثة جوانب، عملية الاحتراق، عملية الكربنة، وعملية التبريد.
بادئ ذي بدء، تشير عملية الاحتراق في فرن الكربنة إلى إشعال المواد الخام الخشبية أو الكتلة الحيوية في الفرن، وتسخين المواد من خلال درجة الحرارة المرتفعة والحرارة الناتجة عن الاحتراق؛ مما يسبب تفاعلات الانحلال الحراري والكربنة. خلال هذه العملية، يجب أن يكون إمداد الأكسجين في الفرن محدودًا لضمان بيئة تعاني من نقص الأكسجين أثناء عملية الكربنة. عادةً ما يتم استخدام فرن الكربنة المغلق، والذي يتحكم في الأكسجين عن طريق التحكم في درجة فتح مدخل الهواء ومنفذ العادم، وبالتالي تحقيق حالة نقص الأكسجين أثناء عملية الاحتراق.
ثانيًا، تشير عملية الكربنة في فرن الكربنة إلى العملية التي تخضع فيها المواد الخام الخشبية أو الكتلة الحيوية لتفاعلات الانحلال الحراري والكربنة في بيئة ذات درجة حرارة عالية ونقص الأكسجين، ويتم تحويلها تدريجيًا إلى فحم. خلال هذه العملية، يتم إطلاق المواد المتطايرة والرطوبة الموجودة في الخشب، ويتم تحويل الليجنوسليلوز تدريجيًا إلى فحم. تستغرق عملية الكربنة قدرًا معينًا من الوقت، عادةً عدة ساعات أو حتى أطول حتى تكتمل.
أخيرًا، تعني عملية التبريد لفرن الكربنة أنه بعد تفحيم الفحم، يجب تبريد الفحم إلى درجة حرارة الغرفة للتجميع والتعبئة. تستخدم عملية التبريد عادةً التبريد الطبيعي أو التبريد المائي لتبريد الفحم عالي الحرارة تدريجيًا إلى درجة حرارة الغرفة لضمان جودة الفحم وثباته.