直燃式焚烧炉的设计是依废气风量，VOCs浓度及所需知***去除效率而定。操作时含VOCs的废气用系统风机导入系统内的换热器，废气经由换热器管侧而被加热后，再通过燃烧器，这时废气已被加热至催化分解温度(650~1000℃)，并且有足够的留置时间(0.5~2.0秒)。这时会发生热反应，而VOCs被分解为二氧化碳及水气。之后此一热且经净化气体进入换热器之壳侧将管侧(tubeside)未经处理的VOC废气加热，此换热器会减少能源的消耗(甚至于某适当的VOCs浓度以上时便不需额外的燃料)，后，净化后的气体从烟囱排到大气中。
浓缩转轮/焚烧炉系统吸附大风量低浓度挥发性有机化合物(VOCs)。再把脱附后小风量高浓度废气导入焚烧炉予以分解净化。大风量低浓度的VOCs废气，通过一个由沸石为吸附材料的转轮，VOCs经被转轮吸附区的沸石所吸附后净化的气体经烟囱排到大气，再于脱附区中用180℃~200℃的小量热空气，将VOCs予以脱附。如此一高浓度小风量的脱附废气在导入焚烧炉中予以分解为二氧化及水气，净化的气体经烟囱排到大气。
二室RTO工作原理
在开工时先将新鲜空气代替有机废气，借燃烧器将蓄热室加热到一定温度。由于蓄热体具有极高的储热性能，所以从一个冷的RTO加热到一定高的温度，并且还要达到正常温度分布，需要一定的时间。
正常工作时，其中一个蓄热室已在前一个操作循环中存储了热量，有机废气首先从底部进入该蓄热室，废气通过蓄热体床层被预热到接近燃烧时温度，而蓄热体同时逐渐被冷却。
预热后的废气进入顶部燃烧室，在燃烧室中有机物被氧化后，即作为高温净化气进入另一个蓄热室；此时，净化气的热量传给蓄热体，蓄热体床层逐渐被加热，而净化气则被冷却后排出。当被冷却的蓄热体冷却到尚可允许的温度水平时，就应切换气流的方向，即完成个循环。
切换流向后，有机废气进入已被加热过的蓄热室，反应后的净化气则将热量传给上一循环被冷却的蓄热室，如上所述，完成第二个循环。
RTO 装置经过多年的运行及改进发展，表现的优点主要有：
(1) 几乎可以处理所有含有机化合物的废气,可以处理风量大、浓度低(相对于直燃焚烧炉)的有机废气；
(2) 可以适应废气中VOCs 的组成和浓度的变化、波动；
(3) 对废气中夹带少量灰尘、固体颗粒不敏感；
(4) 在所有热力燃烧净化法中热效率( gt; 90%);(5)在合适的废气浓度条件下无需添加辅助燃烧而实现自供热操作；
(6) 净化效率高( 三室gt; 98%, 两室95% ~98%)，维护工作量少，操作安全可靠；
(7) 有机沉积物可周期性地清除,蓄热体可更换；
(8) 整个装置的压力损失较小(RTO 装置系统总压力损失一般lt;3 000 pa，随所用蓄热体的结构类型、气体速度而变)，装置使用寿命长。
主要缺点有：(1)装置重量大(因为采用陶瓷蓄热体)、容积大；(2)要求尽可能连续操作；(3)***费用相对较高；(4)对于大风量、低浓度废气而言，运行费用仍然偏高；(5)存在一定的火灾风险，国产仪表质量不过关，国外品牌价格贵。
