Sebuah boiler limbah panas menggunakan panas yang terbentuk sebagai produk sampingan dari proses lain, panas yang biasanya akan terbuang, dan menggunakannya untuk membuat uap. Uap tersebut dapat digunakan untuk menggerakkan turbin yang menghasilkan listrik. Sebagai alternatif, boiler dapat digunakan untuk memanaskan air atau jenis cairan lainnya. Karena mendaur ulang sebagian energi yang digunakan, boiler panas limbah, atau boiler pemulihan panas limbah, dapat mengurangi konsumsi bahan bakar fosil dan biaya operasional sistem. Ini juga berarti lebih sedikit gas rumah kaca yang dilepaskan ke atmosfer.
Desain boiler limbah panas terdiri dari dua jenis utama: boiler pipa-api, atau boiler shell, dan boiler pipa-air. Dalam ketel pipa api, cangkang baja membungkus ruang berisi air dengan tabung logam di dalamnya. Gas panas yang dihasilkan dari proses pembakaran, seperti di dalam tungku, mengalir bolak-balik melalui tabung yang mentransfer panas ke air di sekitarnya.
Ketel panas limbah pipa api memiliki keuntungan karena relatif mudah untuk dibangun, dipasang, dan dirawat. Energi panas yang tersimpan di dalam air dapat digunakan untuk menanggapi permintaan tambahan jangka pendek, meskipun jika semua panas digunakan ada kerugiannya yaitu membutuhkan waktu yang lama untuk mengisi kembali. Keterbatasan lain dari peralatan semacam ini adalah tidak dapat beroperasi pada tekanan yang lebih tinggi yang dapat dilakukan oleh boiler pipa-air.
Ketel limbah panas dengan desain pipa air mampu mengatasi tekanan uap yang jauh lebih tinggi daripada ketel pipa api, tetapi lebih sulit untuk dibangun dan dipasang. Di dalam ketel jenis ini, ada tabung yang lebih sempit daripada di dalam ketel tabung api, dan tabung itu berisi air, bukan gas panas. Dalam pembalikan sistem di dalam ketel pipa api, panas buangan, dalam bentuk gas panas atau nyala api tungku, mengelilingi tabung berisi air. Bahan isolasi digunakan untuk melindungi tabung boiler terhadap kerusakan api. Selain menoleransi tekanan tinggi, boiler panas limbah tabung air dapat merespon dengan cepat terhadap perubahan masukan panas.
Boiler panas limbah dapat digunakan dalam apa yang dikenal sebagai pembangkit listrik dan panas gabungan, atau CHP. Ini adalah pembangkit listrik di mana panas yang biasanya dibuat sebagai produk sampingan dari pembangkit listrik dimanfaatkan, meningkatkan efisiensi dari sekitar 40 persen menjadi sekitar 70 persen. Efisiensi maksimum dicapai ketika panas digunakan baik pada atau sangat dekat dengan lokasi pabrik.