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利用软化水或除盐水以汽化的方式冷却冶金炉窑排出的各种载热体并回收其余热，为冶金厂提供蒸汽或热水的锅炉设计。余热锅炉是冶金厂生产过程中的一项重要设备，也是冶金工厂降低能耗、节约能源的重要技术手段之一。在有色冶炼厂中，它和闪速熔炼炉、反射炉、诺兰达炉、转炉等配套使用；在钢铁厂中，它和平炉、转炉、钢坯加热炉等配套使用。
简史
有色冶金厂余热锅炉的设计始于20世纪初，美国首先在铜反射炉后装设了余热锅炉，进行回收余热的尝试。到了50年代，随着对余热利用的重视，余热锅炉得到一定程度的发展，但往往被积灰、腐蚀、磨损等问题所困惑。直至60年代末及70年代初，有色冶金厂余热锅炉才发展到成熟阶段。在结构上有两种基本型式，一种为多通道式，如日本设计的铜反射炉余热锅炉；另一种为直通式，如芬兰设计的闪速炉余热锅炉。
中国的有色冶金厂余热锅炉设计可以分为三个阶段。第一个阶段始于20世纪50年代，中国开始研制余热锅炉。先后完成了株洲冶炼厂烟化炉、锦西葫芦岛锌厂焙烧炉等一批余热锅炉。在设计上沿用了一般工业锅炉的设计方法，即采用自然循环，双汽包对流管束，辐射冷却室四周布置光管水冷壁，重型炉墙，固定式机械吹灰或人工吹灰。这种类型的余热锅炉，在某些载热体含尘较多、尘粒较硬等情况下，易造成堵塞通道，受热面磨损，致使余热锅炉无法正常运行。第二阶段始于70年代，中国自行设计了大冶有色金属公司熔炼反射炉和石园铜业公司反射炉余热锅炉。在结构型式上采用了多通道、鳍片管、双层护板、轻型炉墙、机械振打清灰装置、汽水强制循环或强制与自然联合循环，较前有很大改进，但还存在有汽流偏析、局部过热、积灰、磨损严重等问题。第三个阶段始于80年代初，在借鉴国外经验的基础上，先后设计完成了金川有色金属公司转炉、西北铅锌冶炼厂烟化炉、锌沸腾焙烧炉等一批冶金炉的余热锅炉。这些锅炉采用直通式烟道、汽水强制循环、膜式壁、敷管炉墙、机械振打清灰装置等一系列新技术，能较好地适应各种烟气条件，达到了连续运行，满足了生产的需要。
早在1931年苏联就在马格尼托哥尔斯克钢铁公司的平炉后设置了烟管式余热锅炉，但广泛地采用Ky型余热锅炉是从1950年开始的。这种锅炉是按照苏联黑色冶金动力托拉斯和国立冶金工厂设计院的设计进行成批生产的。
在20世纪50年代，中国钢铁厂所用的余热锅炉基本上是从苏联引进的Ky型的余热锅炉。到1970年前后，才开始由某些钢铁设计院自行设计主要用于回收利用钢坯加热炉排出的烟气余热的锅炉。就其型式看，有排管、弯管和蛇管式的水管锅炉；就其循环方式看，以自然循环者居多，强制循环者较少；就其蒸汽参数看，大多数是低压饱和的，个别是中压过热的；就其产汽量看，都是16t／h以下的；就其进口处的烟气温度看，基本上都在。700～1000℃的范围内；就锅炉整体构成看，有的锅炉与汽化冷却装置一起布置构成联合装置，有的二台锅炉合用一个汽包，有的锅炉还带有辅助燃烧装置。对于使用固体燃料炉子的余热锅炉都带有除尘器。与此同时，还从奥地利引进两套与50t的LD转炉配套的、按照燃烧法设计的余热锅炉和后置的蓄热器。
进入80年代后，随着吹氧炼钢技术的发展，特别是顶吹氧气转炉炼钢工艺的普遍采用，各钢铁设计院又自行按照未燃法设计了回收利用13～150t的炼钢(含个别提钒用的)转炉排出的含尘较多又有大量可燃成分(CO)的烟气余热的烟道式余热锅炉，基本上是采用水冷壁(含膜式)结构和自然循环方式。利用此法所能回收的包括煤气和蒸汽的热量为每吨钢400～1200MJ。
此外，还在1984年设计了鞍山钢铁厂用的顶吹氧气的大型平炉后的采用蛇管的强制循环式余热锅炉。其额定烟气量为每小时12×104 立方米，锅炉进出口的烟气温度为720／220℃，蒸汽的参数为1．8MPa，375℃。
随着炼铁技术进步的要求，在80年代还从日本国引进了干法熄焦用的余热锅炉。
设计内容
包括：确定余热锅炉的工作参数、蒸发量、型式和结构；进行锅炉本体、钢架和清灰渣设施的设计；进行热力、受压元件强度、水循环的安全性、烟风道阻力、钢架强度、安全阀排放量等的计算。
设计要点
先是掌握冶炼工艺过程、载热条件、当地气象资料和生产要求；然后再结合冶金厂的具体情况，做出既能适应冶金炉排出载热体流量的增减、温度的变化和生产的周期性变化；又有良好的清灰、排渣、防腐蚀、防磨损性能的余热锅炉设计。由于余热锅炉属于工业锅炉范畴，其设计方法和一般的工业锅炉基本相同。冶金厂余热锅炉某些具有特色的设计要点是：
(1)减少和清除积灰。积灰堵塞通道是造成余热锅炉不能正常运行的主要原因，解决的方法是：锅炉采用直通式烟道，膜式水冷壁和足够大的辐射冷却室，以保证进入余热锅炉的载热体中的烟尘能迅速冷却和沉积；在对流受热面部分采用拉开横向间距的办法，以防止烟尘堵塞。此外，再配以有效的机械振打清灰和压缩空气吹灰等装置。这样就可以保证余热锅炉的正常清灰和排渣。
(2)防止受热面低温腐蚀。余热锅炉腐蚀的最大威胁来自含有二氧化硫的烟气对受热面的低温腐蚀。防止受热面低温腐蚀的方法是，保证在锅炉设计工作压力下，锅炉的汽水饱和温度高于烟气中硫酸蒸汽的露点温度，并有一定的裕度。在系统上尚需设置自动控制设施，以保证锅炉出口的蒸汽压力稳定在设计工作压力下运行。
(3)减少漏风。余热锅炉需要有良好的密封性，特别是在二氧化硫浓度较高的烟气条件下工作，密封较好的锅炉可延长其使用寿命，且当烟气用于制酸时，还可保证烟气中有较高的二氧化硫浓度，有利于制酸。减少漏风的有效措施是采用膜式水冷壁，注意锅炉入口、炉顶和门孔的密封，尽量不采用压缩空气吹灰，使漏风减少到最小程度。
(4)辅助燃烧装置。由于某些冶金炉的生产不是连续的，所以应视冶金炉窑的作业率、载热体的参数变化以及全厂蒸汽平衡的要求等因素决定是否设置辅助燃烧装置。其燃料宜与窑炉所用者相同。
发展趋势
大余热锅炉在冶金厂中的使用范围。例如：冶金炉烟罩的冷却采用余热锅炉方式，既提高了烟罩的使用寿命又节约了能源；设计使用矿物燃料的过热炉，它和余热锅炉、汽轮发电机组配套实行热电联产，以提高余热锅炉的使用效益；设计新型机械振打清灰装置，提高清灰效率；开发利用固态载热体的余热锅炉设备，例如干法熄焦的余热锅炉等。为了提高冶金炉窑自身的能源利用率，它们排出的余热量势将愈来愈少，排出的烟气温度也将越来越低，这就要求设计能以小温差传输大热量的热管式余热锅炉，虽然此种锅炉已在某些冶金厂中使用，但品种规格尚待开发。
