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催化燃烧设备主要利用催化剂的作用，将有机废气在较低的温度下进行完全燃烧，生成无害物质。该设备由吸附床和催化燃烧床两部分组成。首先，有机废气在吸附床中被吸附剂吸附，去除其中的有害物质；然后，吸附剂在催化燃烧床中经过催化燃烧处理，将有机废气转化为无害物质。通过这一过程，低浓度有机废气得以净化。
合适的废气浓度可以保证催化燃烧系统安全、效率高的处理废气，同时有利于延长设备和催化剂的使用寿命。浓度过低：大量的能量用于加热空气，能耗高，反应放热不足以维持系统的自热燃烧，这种工况建议对废气进行浓缩；浓度过高：燃爆风险；温升过高，燃烧温度过高（长时间高于600度），对设备和催化剂都有伤害，这种工况建议加新风稀释废气至爆炸下限以下。
当有机废气浓度达到2000ppm以上时，有机废气可在催化床内保持自燃，不需额外加热，燃烧后的尾气部分直接排入大气，大部分的热空气被回收到吸附床上进行活性炭的解析和再生。再生后的活性炭可用于下一次吸附。
催化燃烧设备可同时或独立进行吸附操作，将大风量、低浓度的有机废气浓缩成小浓度流量和高浓度的有机废气。浓缩的高浓度气体连接到再生催化燃烧设备进行氧化处理(高温吹脱燃烧)，即再生活性炭用作吸附材料以恢复其吸附能力。再生操作不能同时进行，只有一个吸附器可以同时进行解吸操作。
催化燃烧设备厂家表示催化燃烧是典型的气—固相催化反应，它在催化剂的作用下降低反应的活化能，使其在较低的起燃温度250～350℃下进行无焰燃烧，在固体催化剂表面有机物质发生氧化，同时产生CO2和H2O，并放出大量的热量，因其氧化反应温度低，所以大大地降低了空气中的N2形成高温NOx。而且由于催化剂有选择性催化作用，有可能限制燃料中含氮化合物的氧化过程，使其多数形成分子氮。
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