在化學反應過程中，利用催化劑降低燃燒溫度，加速有毒有害氣體完全氧化的方法，叫做催化燃燒法。由于催化劑的載體是由多孔材料制作的，具有較大的比表面積和合適的孔徑，當加熱到300~450℃的有機氣體通過催化層時，氧和有機氣體被吸附在多孔材料表層的催化劑上，增加了氧和有機氣體接觸碰撞的機會，提高了活性，使有機氣體與氧產(chǎn)生劇烈的化學反應而生成CO₂和H₂O，同時產(chǎn)生熱量，從而使得有機氣體變成無害氣體。

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(tǒng)和凈化煙氣的排放煙囪等部分組成，如右圖所示。其凈化原理是：未凈化氣體在進入燃燒室以前，先經(jīng)過熱交換器被預熱后送至燃燒室，在燃燒室內(nèi)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(jīng)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，并保證火焰不直接接觸催化劑表面，燃燒室必需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(nèi)襯耐火材料，或用雙層夾墻結構。

2、便于清洗和更換。催化劑反應器一般應設計成裝卸方便的模屜結構，便于清洗和更換催化劑載體。

3、輔助燃料和助燃。催化燃燒一般采用天然氣作輔助燃料，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(chǎn)中應根據(jù)實際情況恰當?shù)剡x擇。

催化劑是一種能改變化學反應速度，而在反應前后其本身的化學性質(zhì)沒有改變的物質(zhì)。催化劑通常是由催化活性材料和催化載體構成。催化活性材料一般是金屬或金屬氧化物。其中貴重金屬催化劑主要有鉑、鈀和釕等，普通金屬催化劑主要有銅、鉻、鎳、釩、錳、鐵、鈷等金屬及氧化物。催化載體是多孔材料，主要作用是使活性材料具有大的體表面積。催化載體分為金屬載體、陶瓷載體和炭纖維載體。金屬載體一般是以鎳或鎳鉻合金為載體做成的帶、片、丸、絲等形狀，通過 “電鍍”或 “化學鍍”（即溶液浸漬）將鉑、鈀鍍在這些載體上，并制成便于裝配、拆卸的模屜。以陶瓷為載體的催化劑，一般是以硅—鋁氧化物為載體，其結構有片粒狀和蜂窩狀兩種。一般在陶瓷結構上涂敷一層僅0.13mm厚的α-氧化鋁薄層，把活性的鉑、鈀等金屬催化劑以晶狀態(tài)沉積或分散在多孔的氧化鋁薄層中，并制成便于裝配、拆卸的模屜。炭纖維載體可制作成線狀、氈狀、網(wǎng)狀等形狀，在載體上涂敷催化活性材料，制成便于裝配、拆卸的模屜。 ^[1] 

催化劑是催化燃燒法的核心，一種好的催化劑必須具備催化活性高、熱穩(wěn)定性好、強度高、壽命長等特性。

1、活性高。催化劑的活性好壞直接影響催化燃燒的化學轉化率。而轉化率不僅與催化活性材料自身的活性有關，而且與催化載體的物理形狀有著直接關系。所以，在選擇適應的催化活性材料的同時，還必須考慮催化載體的物理形狀，保證催化劑有較高的活性，達到催化燃燒凈化的目的。

2、熱穩(wěn)定性好。由于廢氣的溫度隨時變化，如果催化劑不能適應一定范圍內(nèi)的溫度變化，催化劑的性能就會下降，凈化效率就會降低。因此，催化劑必須具備適應一定范圍內(nèi)的溫度變化。

3、強度高。在催化燃燒過程中，催化劑往往會因高溫、振動和氣流等因素的作用，使催化劑產(chǎn)生破裂和磨損，破裂和磨損會造成催化劑的活性降低，增加催化劑床層的壓降，影響凈化效果。

4、壽命長。催化活性材料大都比較昂貴，所以，設計時選用催化劑時應盡量使用壽命較長的催化劑。

該系統(tǒng)工作過程主要劃分為三種狀態(tài)參數(shù)設定、燃燒運行和燃燒停止。

1．參數(shù)設定狀態(tài)

此狀態(tài)為燃燒工作之前做好數(shù)據(jù)的準備?？筛鶕?jù)需要分別設定點火溫度和變頻器起動時的頻率，控制風機的風量。點火溫度是為了保證點火過程的可靠性。起動頻率保證催化燃燒器在剛點燃時的有焰燃燒，這時的燃燒比不易太低，風量不能過大。

2．燃燒運行狀態(tài)

(1)燃燒起動過程

當控制系統(tǒng)在待命的狀態(tài)下，接到輸入的起動命令，將進入燃燒運行狀態(tài)，首先是控制系統(tǒng)進行自檢，之后進行前吹掃，變頻器輸出號控制風機的旋轉，空氣風量由低速漸變?yōu)楦咚僭僦饾u變?yōu)榈退伲迈r空氣風吹過燃燒爐盤，以保證爐內(nèi)沒有殘留燃氣的存在，保證點火過程的可靠。具體操作是變頻器先起動，PLc模擬輸出號使變頻器頻率從起動設定頻率開始上升，達到一定頻率后保持一定時間后再下降，完成起動前的吹掃。之后，發(fā)出點火號，高壓點火器工作，同時打開點火管道的閥門，小火點燃。通過紫外線傳感器的檢測到期小火點燃后，打開主燃氣閥門。這時催化燃燒爐盤進行有焰燃燒，直到檢測溫度號達到設定的點火關閉溫度，點火閥門關閉，完成點火過程，進入到燃燒調(diào)節(jié)階段。

(2)燃空比的調(diào)定

有文獻表明，催化燃燒時的“燃氣/空氣比值”范圍一般在4%～11%之間；在一定的燃燒條件之下，燃/空比為6%時，天然氣就能實現(xiàn)較好的催化燃燒效果，燃燒系統(tǒng)就可以得到 的熱效率，同時又能取得較好的排放效果。

本系統(tǒng)的燃氣一空氣比的調(diào)節(jié)是通過零壓閥實現(xiàn)的。當改變風機的空氣風量時，燃/空比也能隨之被改變，以達到催化燃燒器燃燒工作的要求。在起動時只要調(diào)節(jié)輸出變頻器的頻率就能達到點火時要求的從有焰燃燒到催化燃燒的燃/空比的變化。

(3)燃燒溫度調(diào)節(jié)

燃燒器溫度調(diào)節(jié)可以通過文本顯示器的鍵盤輸入，改變變頻器的輸出頻率，調(diào)節(jié)適當?shù)娘L量。當風量增大，燃燒溫度超過設定值，則PLc控制變頻器降低輸出頻率，減少出風量來穩(wěn)定燃燒器的溫度。若變頻器輸出頻率低于設定值(風機出風量頻率，設為5 Hz)，而出風量仍高于設定值時，PLc開始計時，若在一定時間內(nèi)，降低到設定值，PLc放棄計時，繼續(xù)變頻調(diào)速運行；若在一定時間內(nèi)溫度仍高于設定，PLc將繼續(xù)調(diào)節(jié)，直至達到設定值。由PLc經(jīng)PID運算后控制變頻器的頻率輸出；如溫度不夠，則頻率上升，延時保持一定時間。反之亦然。

3．燃燒停止狀態(tài)

燃燒器的停止是在接受到文本顯示器發(fā)來的停止命令，首先將主燃氣閥關斷，然后，系統(tǒng)進行后吹掃，進行驅散殘余燃氣，并對燃燒盤進行強制風冷降溫。經(jīng)過一段時間之后，關閉風機，變頻器停止工作，完成燃燒器停機過程。