Un cazan de căldură reziduală utilizează căldura formată ca produs secundar al unui alt proces, căldură care ar fi irosită în mod normal, și o folosește pentru a crea abur. Aburul poate fi folosit pentru a antrena turbinele care produc energie electrică. Alternativ, cazanul poate fi folosit pur și simplu pentru a încălzi apa sau alte tipuri de fluide. Pe măsură ce reciclează o parte din energia utilizată, un cazan de căldură reziduală sau un cazan de recuperare a căldurii reziduale poate reduce consumul de combustibili fosili și costurile financiare de funcționare ale unui sistem. Acest lucru înseamnă, de asemenea, mai puține gaze cu efect de seră sunt eliberate în atmosferă.
Proiectarea cazanului de căldură reziduală cuprinde două tipuri principale: cazane cu tuburi de foc sau cazane cu tuburi și cazane cu tuburi de apă. În cazanele cu tuburi de foc, o carcasă de oțel închide un spațiu umplut cu apă cu tuburi metalice în interior. Gazele fierbinți produse dintr-un proces de ardere, cum ar fi în interiorul unui cuptor, trec înainte și înapoi prin tuburi transferând căldură în apa din jur.
Cazanele de căldură reziduală cu tuburi de foc au avantajul că sunt relativ simple de construit, instalat și întreținut. Energia termică stocată în apă poate fi folosită pentru a răspunde unei cereri suplimentare pe termen scurt, deși dacă toată căldura este folosită există dezavantajul că va dura mult timp pentru a reumple. O altă limitare a acestui tip de echipamente este că nu poate funcționa la presiuni mai mari pe care le poate face un cazan cu tuburi de apă.
Un cazan de căldură reziduală cu design cu tub de apă este capabil să facă față unor presiuni mult mai mari ale aburului decât un cazan cu tub de foc, dar este mai dificil de construit și instalat. În interiorul acestui tip de cazan există tuburi mai înguste decât în interiorul unui cazan cu tub de foc, iar tuburile conțin apă în loc de gaze fierbinți. Într-o inversare a sistemului din interiorul unui cazan cu tuburi de foc, căldura reziduală, sub formă de gaze fierbinți sau flăcări ale cuptorului, înconjoară tuburile umplute cu apă. Materialele izolante sunt utilizate pentru a proteja tuburile cazanului împotriva deteriorării prin flacără. Pe lângă faptul că tolerează presiuni mari, un cazan de căldură reziduală cu tub de apă poate răspunde rapid la modificările aportului de căldură.
Cazanele de căldură reziduală pot fi utilizate în ceea ce sunt cunoscute sub denumirea de centrale combinate de căldură și energie electrică sau CHP. Acestea sunt centrale electrice în care căldura care este în mod normal creată ca produs secundar al generării de electricitate este utilizată, îmbunătățind eficiența de la aproximativ 40 la sută la aproximativ 70 la sută. Eficiența maximă este atinsă atunci când căldura este utilizată fie pe sau foarte aproape de locul instalației.