催化燃燒裝置主要由熱交換器、燃燒室、催化反應器、熱回收系統和凈化煙氣的排放煙囪等部分組成，其凈化原理是：未凈化氣體在進入燃燒室以前，先經過熱交換器被預熱后送至燃燒室，在燃燒室內達到所要求的反應溫度，氧化反應在催化反應器中進行，凈化后煙氣經熱交換器釋放出部分熱量，再由煙囪排入大氣。
催化燃燒裝置設計時應考慮以下幾方面問題：
1、氣流和溫度均勻分布。要使通過催化劑表面的氣流和溫度分布均勻，并火焰不直接接觸催化劑表面，燃燒室 具有足夠的長度和空間。催化燃燒裝置應具有良好的保溫效果。爐體一般用鋼結構的外殼內襯耐火材料，或用雙層夾墻結構。
2、便于清洗和換。催化劑反應器一般應設計成裝卸方便的模屜結構，便于清洗和換催化劑載體。
3、輔助燃料和助燃。催化燃燒一般采用 氣作輔助燃料，也可用燃料油、電加熱等作輔助燃料。助燃一般用凈化后的氣體，如果凈化后的氣體不能作為助燃，則應引入空氣助燃。
4、較高的轉化速度。由于催化燃燒為不可逆的放熱反應，所以，無論反應進行到什么階段，都應在盡可能高的溫度下進行，以獲得較高的轉化速度。但操作溫度往往受某些條件的限制，如催化劑的耐熱溫度、高溫材料的獲得，熱能的供應，以及是否伴有副反應等。因而實際生產中應根據實際情況恰當地選擇。
在廢氣處理工程中針對排放廢氣的不同情況，可以采用不同形式的催化燃燒工藝，但不論采用什么工藝方式，它的流程組成都具有共同的特點，如：廢氣進入催化燃燒裝置的氣體要經過預處理，除去粉塵、液滴及組分，避免催化床層的堵塞和催化劑的中毒。
廢氣進行催化床層的氣體溫度要達到所用催化劑的起燃溫度，催化反應才能進行。因此對于低于起燃溫度的進氣，進行預熱使其達到起燃溫度。特別是開車時，對冷時氣進行預熱，因此催化燃燒法適于連續排氣的凈化，經開車時對進氣預熱后，即可利用燃燒尾氣的熱量預熱 氣體。若廢氣為間歇排放，每次開車均需對 冷氣癸進行預熱，預熱器的頻繁啟動，使能耗增加。氣體的預熱方式可以采用電熱線也可以采用煙道氣加熱，目前應用較多的為電加熱。
第三、催化燃燒反應放出大量的反應熱，因此燃燒尾氣溫度很高，對這部分熱量回收。一般先通過換熱器將高溫尾氣與 低溫氣體進行熱量交換以減少預熱能耗，剩余熱量可采用其他方式進行回收，在生產裝置排出的廢氣溫度較高的場合，如漆包線、絕緣材料等烘干溫度可達300度以上，可以不高置預熱器和換熱器。但燃燒尾氣的熱量仍應回收。
