催化燃烧是用催化剂使废气中可燃物质在较低温度下氧化分解的净化方法。所以，催化燃烧又称为催化化学转化。由于催化剂加速了氧化分解的历程，大多数碳氢化合物在300~450℃的温度时，通过催化剂就可以氧化。
与热力燃烧法相比，催化燃烧所需的辅助燃料少，能量消耗低，设备设施的体积小。
在化学反应过程中，利用催化剂降低燃烧温度，加速气体氧化的方法，叫做催化燃烧法。由于催化剂的载体是由多孔材料制作的，具有较大的比表面积和合适的孔径，当加热到300~450℃的气体通过催化层时，氧和气体被吸附在多孔材料表层的催化剂上，增加了氧和气体接触碰撞的机会，提高了活性，使气体与氧产生剧烈的化学反应而生成CO2和H2O，同时产生热量，从而使得气体变成气体。
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。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。
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。
催化燃烧设备的大致工艺流程
1、预热式：预热式是催化燃烧的 基本流程形式。废气温度在100℃以下，浓度也较低，热量不能自给，因此在进入反应器前需要在预热室加热升温，燃烧净化后气体在热交换器内与未处理废气进行热交换，以回收部分热量。该工艺通常采用煤气或电加热升温至催化反应所需的起燃温度。
2、自身热平衡式：当废气排出时温度较高（在300℃左右），高于起燃温度，且物含量较高，热交换器回收部分净化气体所产生的热量，在正常操作下能够维持热平衡，无需补充热量，通常只需要在催化燃烧反应器中设置电加热器供起燃时使用。
3、吸附-催化燃烧：当废气的流量大、浓度低、温度低，采用催化燃烧需耗大量燃料时，可先采用吸附手段将废气吸附于吸附剂上进行浓缩，然后通过热空气吹扫，使废气脱附出来成为浓缩了的废气（可浓缩10倍以上），再进行催化燃烧。此时，不需要补充热源，就可维持正常运行。
4、对于废气催化燃烧工艺的选择主要取决于：燃烧过程的放热量，即废气中可燃物的种类和浓度；起燃温度，即组分的性质及催化剂活性；热回收率等。当回收热量超过预热所需热量时，可实现自身热平衡运转，无需外界补充热源，这是 经济的。
直接燃烧法是投加辅助燃料与废气一起送入焚烧炉燃烧，直接焚烧工艺成熟，控制的温度条件下污染物去除，焚烧，但在使用过程中一般会有一下问题：
1、若焚烧含氯、溴代物和芳烃类物质时极易产生二恶英类强致癌物质，尤其在焚烧炉启动和关闭过程中易产生，为避免二恶英类物质产生，须提高燃烧温度在1200℃以上，若保持如此高的燃烧温度不仅运转费用高，而且对焚烧炉的要求也提高。
2、焚烧含氯代物时会产生氯化氢腐蚀问题，尤其是在高温状态下，氯化氢的腐蚀性能增强，不仅对管道存在腐蚀，严重的是会引起焚烧炉的腐蚀。
3、焚烧时存在爆炸的潜在危险，尤其是易挥发性可燃气体，若达到其爆炸遇明火则有可能引起爆炸。
另外，若废气中含有卤素、氮元素和硫元素的情况下，采用燃烧法极易产生二次污染物质二恶英、氮氧化合物和硫氧化合物。
