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催化燃燒設備廢氣處理過程主要包括三部分吸附氣體過程、脫附氣體過程，催化燃燒過程。
1、吸附氣體過程：利用活性炭的物理特性對VOCs有機廢氣進行吸附，利用蜂窩狀活性炭比表面積大、吸附能力強的特性，將有機廢氣吸附到活性炭的微孔中，待活性炭吸附飽和后，隨即進行脫附氣體過程。
2、脫附氣體過程：當活性炭微孔吸附飽和時，將不能再進行吸附，此時利用催化床產生的高溫熱風對吸附飽和后的活性炭進行升溫脫附，活性炭微孔中的VOCs有機物遇高溫后自動脫離活性炭，使活性炭脫附再生，脫附后的VOCs氣體隨即進入催化燃燒室進行催化燃燒。
3、催化燃燒過程：脫附下來的VOCs有機廢氣已被濃縮，其濃度是原來的幾十倍甚至幾百倍并被送入催化燃燒室進行催化燃燒，在250～350℃的高溫以及貴金屬催化劑的催化氧化作用下，VOCs有機廢氣轉化為無害的CO2和H2O排出，從而使氣體得以凈化。
催化燃燒反應是一個放熱反應，催化燃燒處理后的潔凈空氣一部分直接排到大氣，大部分熱氣被再次回收利用，主要用于活性炭的脫附再生。所以催化燃燒設備既能滿足燃燒和脫附所需熱能，又能達到節能的目的，再生后的活性炭可用于下次吸附。
有時為了增加催化燃燒設備的使用壽命，可以在催化燃燒設備之前加設一臺預處理設備，例如噴淋塔、干式過濾器或者除塵器，這些設備可以過濾廢氣中的顆粒物及粘性成分。
