随着全球应对气候变化战略实施，特别我国“十二五”能源发展规划中明确强调优化能源结构，重点任务是采取有效措施加大节能力度，提高传统能源清洁利用水平，加大天然气等清洁能源的利用规模，由于我国天然气在一定程度上依赖进口，因此，提高天然气利用水平，不仅是节能减排、适应持续快速增长能源的需要，同时对国家能源安全具有重要意义。本文以研发大型天然气热能动力设备烟气冷凝余热回收利用技术与装备为目标，采用理论研究与实验研究以及工程应用实测相结合的方法，研究了燃气—蒸汽联合循环热电机组烟气特点，分别研究了烟气与被加热介质直接接触和间接接触式换热器烟气侧对流凝结换热规律及传热规律，研发间接换热式大型燃气—蒸汽联合循环热电机组烟气冷凝余热回收利用换热装备优化设计方案。为开发大型燃机等天然气热能动力设备烟气冷凝余热回收利用技术提供支持。研究了燃气—蒸汽联合循环发电机组烟气特点，不同季节烟气露点温度、余热量及节能潜力。研究表明，烟气露点温度随季节在38.8℃~42.45℃之间变化，排烟温度从150℃降到35℃，可以节能16.68%以上，即使从90℃降到35℃，仍至少可节能9.52%。如果推广到北京市四大热电中心，节能量为北京市目前用气量7%，2015年的2%。基于理论分析与工程实测结果，研究了燃气—蒸汽联合循环热电机组烟气对流凝结换热规律，得出不同换热器结构条件下的烟气冷凝余热回收装置烟气侧对流换热系数，研究出燃气—蒸汽联合循环机组烟气冷凝余热回收利用装备优化设计方案。针对空气过量系数不同的天然气利用设备锅炉房，研究其烟气余热回收利用工程应用与优化方案，完成了4座锅炉房的节能改造余热回工程方案设计，完成了2座工业锅炉房的烟气余热回收利用可行性分析。针对含尘烟气余热特点，进行了烟气与水直接接触式换热系统设计，建立了实验台，实验研究了直接接触式换热器换热规律及烟气冷凝余热回收规律，为工业天然气利用设备烟气冷凝余热利用提供依据。