焚烧炉热氧化装置由内衬耐火砖的炉膛组成，其具有一个或多个燃气或燃油燃烧器。有机污染气体通常不通过燃烧器本身，除非其一部分被用来提供支持燃料燃烧所需的氧气。热氧化装置用于将气流加热到氧化有机污染物所需的温度。这种温度主要是基于破坏气体中的化合物的自燃温度而定。
换热式热氧化焚烧炉装置
由于燃料成本，大多数焚化炉使用热交换器回收一些处理过的废气焚烧炉的热量。这种热量通常被用于在废气进入焚烧炉之前对其进行预热。有一种热交换器是换热器，使用它们的焚烧炉一般被称为回热式氧化装置。常用的换热器是管壳式换热器，这类装置有一个包围许多小管的外壳。废气在这些管内流通，而处理过的废气则通过壳体流通，包围管子。
蓄热式氧化焚烧炉装置
另一种热交换器的类型是蓄热器，搭配焚烧炉一般称为蓄热式氧化装置。通过使废气通过焚烧炉入口处的填充陶瓷床来实现热回收，该焚烧炉预先用离开焚烧炉的气体加热。通常在再生系统中使用至少三个陶瓷床，一个床用于预热废气流，一个床用于储存来自处理过的气流的热量，一个床处于吹扫循环中，吹扫循环是用来防止每次气流反转时的排放尖峰。
转换阀会将入口，出口和吹扫气流切换到适当的床。该类装置有三个平行的床，顶部耐火衬里燃烧室，配有两个燃气燃烧器。蓄热式热交换器具有比换热式热交换器高得多的热回收效率。热回收将产生高温度入口气体，因此通常仅在有机蒸汽浓度非常低时才需要燃烧器燃料。
另一种蓄热式氧化装置称为无焰氧化，燃烧器仅用于在引入废气之前预热填充床。在一些设计中，会使用电阻加热器进行预热。此类装置具有独特的填充床设计，这种床具有高热回收和储存能力，只需使用有机化合物氧化产生的热量即可将床维持在适当的焚烧温度。而且，由于燃烧器仅在短时间内运行，因此NOx生成率低。
催化氧化焚烧炉装置
为了使燃料消耗小，催化氧化器设计有回热和蓄热交换器。回热和蓄热交换器的优点和局限性与热氧化装置相同。催化剂是一种加速化学反应而不会发生变化的物质。用于焚烧的典型催化剂是铂，钯或铑的贵金属氧化物，一般作为薄层沉积在高表面积材料上。
催化氧化的主要优点是：废气在通过传热部分后，通过燃气燃烧器将其加热到所需温度，然后通过催化床，催化剂使氧化反应在比热氧化所需的温度低得多的温度下发生。催化剂的量通常用空速来描述。将标准体积流速除以催化剂床体积来计算空间速度，一般就是标准条件下停留时间的倒数。
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