催化燃烧装置主要由热交换器、燃烧室、催化反应器、热回收系统和净化烟气的排放烟囱等部分组成，如右图所示。其净化原理是：未净化气体在进入燃烧室以前，先经过热交换器被预热后送至燃烧室，在燃烧室内达到所要求的反应温度，氧化反应在催化反应器中进行，净化后烟气经热交换器释放出部分热量，再由烟囱排入大气。
催化燃烧装置设计时应考虑以下几方面问题：
1、气流和温度均匀分布。要使通过催化剂表面的气流和温度分布均匀，并火焰不直接接触催化剂表面，燃烧室 具有足够的长度和空间。催化燃烧装置应具有良好的保温效果。炉体一般用钢结构的外壳内衬耐火材料，或用双层夹墙结构。
2、便于清洗和换。催化剂反应器一般应设计成装卸方便的模屉结构，便于清洗和换催化剂载体。
3、辅助燃料和助燃。催化燃烧一般采用 气作辅助燃料，也可用燃料油、电加热等作辅助燃料。助燃一般用净化后的气体，如果净化后的气体不能作为助燃，则应引入空气助燃。
4、较高的转化速度。由于催化燃烧为不可逆的放热反应，所以，无论反应进行到什么阶段，都应在尽可能高的温度下进行，以获得较高的转化速度。但操作温度往往受某些条件的限制，如催化剂的耐热温度、高温材料的获得，热能的供应，以及是否伴有副反应等。因而实际生产中应根据实际情况恰当地选择。
在废气处理工程中针对排放废气的不同情况，可以采用不同形式的催化燃烧工艺，但不论采用什么工艺方式，它的流程组成都具有共同的特点，如： 、废气进入催化燃烧装置的气体要经过预处理，除去粉尘、液滴及组分，避免催化床层的堵塞和催化剂的中毒。
废气进行催化床层的气体温度要达到所用催化剂的起燃温度，催化反应才能进行。因此对于低于起燃温度的进气，进行预热使其达到起燃温度。特别是开车时，对冷时气进行预热，因此催化燃烧法适于连续排气的净化，经开车时对进气预热后，即可利用燃烧尾气的热量预热 气体。若废气为间歇排放，每次开车均需对 冷气癸进行预热，预热器的频繁启动，使能耗增加。气体的预热方式可以采用电热线也可以采用烟道气加热，目前应用较多的为电加热。
第三、催化燃烧反应放出大量的反应热，因此燃烧尾气温度很高，对这部分热量回收。一般先通过换热器将高温尾气与 低温气体进行热量交换以减少预热能耗，剩余热量可采用其他方式进行回收，在生产装置排出的废气温度较高的场合，如漆包线、绝缘材料等烘干温度可达300度以上，可以不高置预热器和换热器。但燃烧尾气的热量仍应回收。
