冷凝式锅炉就是通过冷凝烟气中的水蒸气，使其中的汽化潜热得以利用从而提高热效率的锅炉。
      传统锅炉的排烟一般还具有相当高的温度（100~250℃），烟气中水蒸气仍处于过热蒸汽状态，不可能凝结成为液态水而放出汽化潜热。而在冷凝式锅炉及冷凝式换热器中，烟气温度将被降到水蒸气的露点温度以下，烟气中的显热进一步得到回收，烟气中的水蒸气的部分汽化潜热（或称凝结热）也将得到回收。
      冷凝式锅炉能够回收的水蒸气凝结热的多少与燃料的种类（化学成分）和冷媒介质的温度高低有关。对燃煤锅炉来说，烟气中水蒸气的份额并不大，即使将这部分水蒸气全部凝结下来，放出的热量也不能使热效率提高很多。但对天然气锅炉来说，情况就完全不同了。因为气体燃料的高位发热量与低位发热量相差最大，液体燃料次之，固体燃料最小，因此使用气体燃料的锅炉热效率提高得最多。
      天然气高位发热量约为36000~40000kJ/m³。各种化石燃料中，天然气的氢含量最高，氢的质量百分数约为20%~25%，因此，排烟中含有大量水蒸气。燃烧1m³天然气产生的水蒸气要带走热量约4000kJ。也就是说，天然气的高位发热量与地位发热量之差约为4000kJ/m³，可用下式表示：

      式中，r为水的汽化潜热，kJ/kg；G为1m³的天然气或液化石油气完全燃烧后生成的水蒸气质量，kg/m³，即燃烧1m³天然气产生的水蒸气要带走的热量约占天然气高位发热量的10%以上。
      天然气的主要成分是烃，比如陕北天然气中烃体积分数占96.63%。燃料中含有大量的H元素，这样锅炉排烟中含有大量的水蒸气，导致排烟不仅带走一部分显热，而且带走更大量的水蒸气潜热。
      根据水蒸气分压系数可知烟气中水露点一般在56~60℃。我们通过用冷媒介质（入冷水、冷空气等）降低烟气温度至露点以下，同时回收烟气的显热和潜热。由于传统上计算热效率是以低位发热量为基准的，现计入水蒸气潜热后，锅炉热效率可以超过100%。陕北天然气高位发热量为38.876MJ/Nm³，低位发热量为35.055MJ/Nm³，高低位发热量相差38.876-35.055=3.821（MJ/Nm³），效率最高可以达到38.876/35.055X100%=110.9%。同时由于水蒸气冷凝过程中冷凝水可以吸收一部分有害气体如SO₂、NOx，降低了污染物的排放，有利于环保。
      还有，燃烧每m³陕北天然气产生3920/2500=1.568kg的水。1t/h锅炉的燃料消耗量约为80m³/h，如果产生的水蒸气的一半被冷却下来，可产生80X1.568X0.5=62.7kg/h的水。可以看出，随着锅炉的容量的增加，所获得的水量将十分可观。如果采取一定的措施将这一部分水加以利用，例如用于灌溉或人畜的饮用，对于干旱少雨的西部地区具有巨大的吸引力，会产生显著的社会效益和经济效益。
      一般来说，燃料在常规锅炉中燃烧时，燃料高位热值（HHV）的80%~85%传给了工质，其余的热量通过排烟和表面散热损失到环境大气中。锅炉表面散热损失（辐射和对流损失）在1%~4%HHV的量级，而根据燃料的不同，最大的排烟热损失可高达HHV的15%~20%。
      根据国外资料报道，降低到露点之前的显热回收可使锅炉系统热效率提高2%~5%。若将烟气冷却到露点温度以下，由于挽回了潜热损失，可使热效率提高11%~15%以上。
      是否应采用冷凝热回收大体上取决于是否能将回收的热能加以利用。一般来说排烟中的水蒸气潜热在60℃以下才能得以回收，能够回收的热量依赖于所要求的利用温度和利用率。如果利用温度接近排烟的露点温度，仅能回收较少的热量。利用温度愈低，回收的热量愈多。因此，低温下预热冷水可获得高的回收率，而在较高的温度下输出热能会降低可以回收的能量数量。当然，在任何利用温度下，更高的利用率会有更改的回收率。
      在一个具体设备中，效率提高多少取决于燃料种类（氢含量）、锅炉的排烟温度、工艺流体的温度、所需的低品位热能的数量、燃料的含水量、过量空气系数、燃烧用空气的湿度等因素。前四项对燃煤、燃油、燃气锅炉具有最重要的影响。燃用褐煤和高水分的生物质燃料时节约会更显著。如果燃烧用空气的湿度比较高，由冷凝热回收引起的效率提高则可能比这里分析所预测的数值高1%。
      出口温度决定于换热器顶部的水温和热回收设备的性能，它也决定于进入二次换热器的冷水温度以及该换热器的效率。
      上述效率提高数据假定产生的全部低品位热能都能得到利用。典型应用包括：补给水的预热，低温工艺负荷，室内供暖和家用热水。