催化燃烧废气处理设备的运作原理是典型的气-固相催化反应，活性氧参与的深度氧化作用是其实质。在催化燃烧过程中，催化剂的作用是降低活化能，同时催化剂表面具有吸附作用，使反应物分子富集于表面提高了反应速率，加快了反应的进行。
有机废气催化燃烧废气处理设备借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下，废气处理设备发生无焰燃烧，并氧化分解为CO2和H2O，同时放出大量热能，从而达到去除废气中的***物的方法。有机废气催化燃烧设备在将废气进行催化燃烧的过程中，废气经管道由风机送入热交换器，将废气加热到催化燃烧所需要的起燃温度，再通过催化剂床层使之燃烧，在设备运作过程中由于催化剂的存在，催化燃烧废气处理设备的起燃温度约为250-300℃，大大低于直接燃烧法的燃烧温度650-800℃，因此能耗远比直接燃烧法为低。
通常情况下，催化燃烧废气处理设备的蓄热催化燃烧系统由三个蓄热室构成，废气在PLC程序的控制下，循环执行以下的操作流程：进入已蓄热的蓄热室，使废气得到预热，然后进入燃烧室，处理的废气经蓄热室放热后排放，一部分处理后的气体被引回到第三室，吹扫其中残留的未处理废气。
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