煙道ガス凝縮

煙道ガス凝縮（えんどうガスぎょうしゅく、）または排ガス凝縮とは、燃焼によって生じた煙道ガス（排ガス）を冷却し、排ガス中に含まれる水蒸気の一部を凝縮させる操作である。水蒸気が液体の水に変化するときに放出される潜熱を回収できるため、通常の顕熱回収だけを行う場合より多くの熱を利用できる。日本語の技術文献では「排ガス潜熱回収」「潜熱回収熱交換器」などの語も用いられる。

煙道ガス凝縮は、ボイラー、コージェネレーション設備、バイオマス燃焼設備、廃棄物発電設備などで用いられる。特に、含水率の高い燃料を使用する設備や、低温の戻り水を利用できる地域熱供給設備では、凝縮によって回収できる熱量が大きくなり得る。一方で、凝縮によって酸性の液体が生じる場合があるため、腐食対策、材料選定、凝縮水処理などが必要となる。

煙道ガス凝縮を利用する装置には、ガスと冷却媒体を隔壁によって分離する凝縮熱交換器や凝縮式エコノマイザ（condensing economizer）、循環水などを排ガスへ直接接触させる凝縮スクラバー（condensing scrubber）などがある。さらにヒートポンプを組み合わせ、通常の熱需要側の温度だけでは利用できない低温の凝縮熱を回収するシステムも用いられている。

名称と範囲「煙道ガス凝縮」は英語の flue-gas condensation に対応する語であり、燃焼排ガスに含まれる水蒸気を意図的に凝縮させる過程を指す。日本の学術・技術資料では「排ガス凝縮」のほか、「排ガス中の潜熱回収」「排ガス潜熱回収」「潜熱回収熱交換器」などの表現も使用されている。

通常のエコノマイザも排ガスから熱を回収する装置であるが、一般的な非凝縮式のエコノマイザでは、腐食や結露を避けるため排ガスを露点以上に保ち、主として排ガスの顕熱を回収する。これに対し凝縮式エコノマイザでは、意図的に水蒸気の露点より低い温度域まで冷却し、顕熱に加えて水蒸気の凝縮潜熱を回収する。

また、家庭用・業務用の潜熱回収型給湯器やコンデンシングボイラーも同じ熱力学的原理を利用するが、「煙道ガス凝縮」という語はより広く、産業用ボイラー、バイオマス設備、廃棄物焼却施設、地域熱供給設備などに設置される独立した排ガス凝縮設備も含む。

原理

排ガス中の水分燃焼排ガスに含まれる水分には、主として以下の由来がある。

燃料にもともと含まれていた水分燃料中の水素が燃焼して生成する水燃焼用空気に含まれる水蒸気プロセスによっては、排ガス処理工程などから加わる水分

炭化水素燃料の水素分は燃焼によって水となるため、乾燥した気体燃料を使用した場合でも煙道ガス中には水蒸気が存在する。また、木質チップ、樹皮、都市ごみなど含水率の高い燃料では、燃料に含まれていた水が蒸発するため排ガス中の水蒸気量が多くなりやすい。

欧州連合の廃棄物焼却に関するBAT参考文書では、ボイラーやエコノマイザを通過した一般的な廃棄物焼却排ガスについて水分濃度をおよそ10 - 20 vol%とし、その場合の水の露点をおおむね50 - 60 ℃としている。ただし、露点は燃料組成、燃料含水率、空気比、圧力などによって変化するため、特定の温度をすべての設備に適用することはできない。木質バイオマス設備についても、湿った燃料と乾燥したペレットでは露点が異なる。

顕熱と潜熱排ガスを冷却すると、まず温度低下に伴って顕熱が回収される。さらにガスが水蒸気の露点以下まで冷却されると水蒸気が凝縮し、その際に凝縮潜熱が放出される。このため、煙道ガス凝縮では非凝縮式の排熱回収より多くの熱を回収できる。

単純化すれば、回収熱量は概念的に、

と表すことができる。ここでは顕熱回収量、は凝縮する水の質量流量、は水の蒸発潜熱に対応する。ただし実際の煙道ガス凝縮器では、ガス組成、温度、湿度、流速、熱交換面形状、凝縮水膜、非凝縮性ガス中の水蒸気拡散などを考慮する必要がある。

水の蒸発潜熱は排ガスの通常の温度範囲では質量当たり数MJ/kgの規模であり、排ガス中の水蒸気量が多い設備では潜熱回収の寄与が大きくなる。

非凝縮性ガスの影響煙道ガスの凝縮は、純粋な水蒸気を凝縮させる場合とは異なる。煙道ガスの大部分は窒素、二酸化炭素、酸素などの非凝縮性ガスであり、その中を水蒸気が熱交換面へ拡散して凝縮する。

凝縮によって熱交換面近傍の水蒸気が減少すると、水蒸気濃度の境界層が形成される。このため、純蒸気凝縮に比べて物質移動抵抗が重要となり、熱伝達と物質移動を同時に扱う必要がある。煙道ガス凝縮器の解析には、経験式のほか、熱・物質移動の相似則、拡散層モデル、境界層モデルなどが用いられている。

日本でも1980年代から、高温多湿の空気を冷却管上で凝縮させる実験によって排ガス潜熱回収時の熱・物質移動が研究されている。2000年には実際のプロパンガスボイラーの排ガスを用い、裸管およびらせんフィン管による潜熱回収熱交換器の実験と性能予測が報告された。

低位発熱量と高位発熱量煙道ガス凝縮を利用する設備では、熱効率の表示に用いる低位発熱量（LHV）と高位発熱量（HHV）の違いが重要になる。

低位発熱量は、燃焼生成物中の水が水蒸気のまま排出されるものとして、水蒸気の凝縮潜熱を利用可能な熱量に含めない。一方、高位発熱量は、生成した水を凝縮させた場合に回収できる熱も含む。このため煙道ガス凝縮によって潜熱を実際に回収すると、LHVを分母とした効率が100%を上回ることがある。この表示はエネルギー保存則に反するものではなく、基準として用いたLHVに凝縮潜熱が含まれていないことによる。

したがって、凝縮設備を含むボイラーや熱供給設備の効率を比較する際には、LHV基準かHHV基準かを確認する必要がある。

凝縮方式煙道ガス凝縮器は、排ガスと冷却媒体を固体壁で隔てる表面式（間接接触式）と、冷却液を排ガスへ直接接触させる直接接触式に大別できる。

方式概要主な特徴主な留意点表面式・間接接触式管、プレートなどの壁を介して排ガスと冷却水などを熱交換させる回収熱媒体と凝縮水が直接混合しない伝熱面の腐食、汚れ、凝縮液膜、非凝縮性ガスによる伝熱抵抗直接接触式・凝縮スクラバー循環水などを排ガスへ散布し直接接触させる熱・物質移動を強くでき、排ガス洗浄作用も得られる循環水と凝縮水が混合するため水処理が重要となるヒートポンプ併用凝縮器またはスクラバーの低温熱をヒートポンプで昇温する熱需要側の温度だけでは回収できない凝縮熱も利用可能補機動力・設備費が必要で、性能は温度条件に左右される

表面式凝縮熱交換器表面式では、排ガスと冷却媒体の間を金属などの伝熱面で隔てる。管式熱交換器、フィン付き管、プレート式熱交換器などが使用される。米国エネルギー省は、間接接触型の凝縮式エコノマイザについて、管式熱交換器によってボイラー給水やプロセス水などを加熱する構成を示している。

伝熱面の温度が排ガス中の水蒸気の露点を下回ると、その面で水が凝縮する。凝縮液は重力などによって排出される。回収側の水は排ガスや凝縮水と直接混合しないため比較的清浄な状態を維持できるが、排ガス側の伝熱面は酸性凝縮水、粒子、付着物などに曝されることがある。このため耐食材料や被覆、清掃方法などを考慮する必要がある。

表面式では凝縮液膜の形成や非凝縮性ガスの境界層が熱・物質移動に影響する。管配置、フィン、流速、ガス側および水側の伝熱条件などが性能を左右する。

直接接触式・凝縮スクラバー直接接触式では、冷却水または循環水をノズルから噴霧するなどして排ガスに直接接触させる。充填物を用いて気液接触面積を増加させる場合もある。高温の排ガスと低温水が直接接触するため熱および物質移動を大きくできる。

排ガスが冷却されると水蒸気が循環水中へ凝縮するため、循環水量は凝縮分だけ増加する。この余剰水を系外へ排出し、必要に応じて処理する。直接接触式では、排ガス中の水溶性ガスや粒子も水側へ移行し得るため、凝縮水の水質管理が重要となる。

直接接触式の設備は熱回収器であると同時に湿式スクラバーとして作用することがあり、廃棄物焼却などでは「flue-gas condensation scrubber」と呼ばれる。欧州連合の廃棄物焼却BAT参考文書では、凝縮スクラバーが熱を回収するとともに、水溶性の塩化水素（HCl）を低減し、アルカリを添加する場合には二酸化硫黄（SO2）やフッ化水素（HF）の除去にも寄与し得るとしている。

直接接触式では水滴を後段へ持ち出さないようミストセパレータなどが必要となる。

ヒートポンプの併用煙道ガスから熱を取り出すためには、熱を受け取る媒体が排ガスの凝縮温度より十分低温である必要がある。地域熱供給の戻り水温度などが高い場合、熱交換だけでは十分な凝縮を起こせない。この場合、ヒートポンプを使用して凝縮側をさらに低温にし、その低温熱を地域熱供給などで利用できる温度へ昇温する方式がある。

ヒートポンプには圧縮式と吸収式の双方が利用される。設備によっては、第1段で地域熱供給の戻り水を直接用いて凝縮させ、第2段でヒートポンプを利用してさらに排ガス温度を低下させる構成が採用される。

ヒートポンプを用いると凝縮熱の回収量を増加できる一方、圧縮機の電力または吸収式ヒートポンプを駆動する熱源を必要とする。そのためシステム全体の有効性は、排ガス温度、熱需要側の供給・戻り温度、ヒートポンプの成績係数、年間運転時間、電力・熱の価値などによって決まる。

性能を左右する要因

熱需要側の温度煙道ガス凝縮の性能を左右する最も重要な条件の一つが、回収熱を受け取る側の温度である。熱交換媒体の入口温度が低いほど排ガスを低温まで冷却しやすくなり、より多くの水蒸気を凝縮できる。

特に地域熱供給では、戻り水温度が重要となる。低温の戻り水を凝縮器へ導入し、そこで予熱してからボイラーなどへ戻す構成が用いられる。戻り水温度が高く水蒸気の露点との差が小さい場合には、凝縮量が少なくなるか、凝縮自体が困難となる。

日本木質バイオマスエネルギー協会が公開しているバイオマス地域熱供給計画用ハンドブックでは、木質燃料の含水率や設備規模に応じ、煙道ガス凝縮を効率的に利用するための戻り温度の目安を示している。また同資料では、特定のバイオマス地域熱供給設備に関する設計上の目安として、露点以下でさらに排ガスを冷却するほど熱回収率が増加すると説明されている。これらの値は燃料・設備条件に依存するため、一般的な煙道ガス凝縮設備すべてに一律には適用できない。

燃料の含水率と水素含有量凝縮によって回収可能な潜熱は排ガス中の水蒸気量に依存する。そのため、燃料中の水分が多い場合や、水素を多く含む燃料を燃焼した場合には、水蒸気として煙突から失われるエネルギーが大きくなり、凝縮熱回収の余地も大きくなる。

木質チップなどの湿潤バイオマスでは、燃料自身に含まれる水を燃焼炉内で蒸発させる必要があり、その水が排ガス中に水蒸気として含まれる。このため煙道ガス凝縮は、湿潤バイオマスを利用する地域熱供給設備と特に相性がよい場合がある。

一方、非常に乾燥した燃料では排ガス中の水蒸気量と露点が低下し、同一条件では凝縮による回収可能熱量も小さくなる。

空気比と排ガス量燃焼に供給する過剰空気量も凝縮条件に影響する。過剰空気が増えると、燃焼生成物がより多くの窒素・酸素などで希釈され、水蒸気の分圧が低下する。また排ガス総量が増えるため、顕熱損失、熱交換器寸法、送風機動力などにも影響する。

したがって、煙道ガス凝縮器の設計では燃料組成だけでなく、実際の燃焼空気比、負荷変動、排ガス組成を考慮する必要がある。

負荷と年間運転条件凝縮器は定格条件だけでなく、部分負荷時の排ガス量・温度・水分量や熱需要側の温度変動にも対応する必要がある。地域熱供給では、外気温によって熱需要、供給温度、戻り温度が季節的に変化する。このため年間の熱回収量は定格時の熱交換能力のみでは決まらない。

設備投資の経済性についても、凝縮熱を利用できる年間運転時間と熱需要が重要となる。

腐食

水露点と酸露点煙道ガス設備で問題となる「露点」には、少なくとも水蒸気の露点と酸露点があり、両者は区別する必要がある。

水蒸気の露点は、排ガス中の水蒸気が液体の水として凝縮し始める温度である。煙道ガス凝縮による潜熱回収では、この水露点以下まで排ガスを冷却する。

一方、硫黄を含む燃料では燃焼によって二酸化硫黄（SO2）などの硫黄酸化物が生成し、その一部が三酸化硫黄（SO3）となる。SO3は水蒸気とともに硫酸を形成し得る。この硫酸蒸気が凝縮し始める温度を酸露点と呼び、一般に水だけの露点とは異なる。

伝熱面温度が酸露点より低くなると硫酸を含む凝縮液が生じ、炭素鋼などの低温腐食を引き起こすことがある。この現象は「低温腐食」（low-temperature corrosion）と呼ばれる。

熱回収と腐食の関係従来の非凝縮式ボイラーやエコノマイザでは、酸性凝縮を避けるため排ガス温度を一定以上に維持する方法が一般的である。しかし排ガス温度を高く維持すれば、その分だけ利用可能な熱が煙突から失われる。このため、酸露点を避ける運転と、より深い熱回収の間には設計上のトレードオフがある。

廃棄物焼却に関するEUのBAT参考文書では、従来材料を用いたボイラー部分ではSO3と水分による酸露点・腐食のため、乾式の熱回収段階で排ガスをおおむね130 - 140 ℃より低くすることが制約される場合があることを説明している。その下流で、腐食を考慮した専用凝縮設備によってさらに低温まで熱を回収することができる。

材料と防食凝縮器の排ガス側では、凝縮水の組成や温度に応じて、ステンレス鋼、耐食合金、樹脂材料、耐食被覆などが使用される場合がある。材料選定は燃料、硫黄・塩素分、排ガス処理方式、pH、運転温度などによって異なる。

腐食対策には、適切な材料選定のほか、凝縮水を滞留させない構造、排水、洗浄、pH管理、薬品添加などが含まれる。米国エネルギー省も、凝縮式エコノマイザでは酸性凝縮水に耐える材料や被覆、凝縮水処理を考慮する必要があるとしている。

日本の新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）技術戦略研究センターも、低温排ガスの潜熱回収技術について、熱交換器の性能向上などと並び「金属腐食の抑制」を研究開発上の課題として挙げている。

凝縮水

発生量排ガス中の水蒸気を凝縮するため、煙道ガス凝縮器からは液体の凝縮水が継続的に発生する。凝縮量は燃料中の水分・水素量、排ガス中の水蒸気濃度、凝縮器出口温度などに左右される。

排ガスをより低温まで冷却するほど、一般にはより多くの水蒸気が凝縮する。そのため深い熱回収を行う設備では、熱交換設備だけでなく凝縮水の回収・処理設備もシステムの一部となる。

水質煙道ガスから生成した凝縮水は、純粋な水蒸気を蒸留して得た水とは異なり、必ずしも清浄ではない。排ガスに含まれる酸性ガス、水溶性成分、粒子、金属成分などが凝縮水へ移行し得る。特に直接接触式凝縮器では、排ガスと循環水が直接接触するため、この作用が大きい。

廃棄物およびバイオ燃料を使用する熱電併給設備の実際の煙道ガス凝縮水を対象とした研究では、凝縮水を放流または再利用できる品質とするために高度な処理が検討されている。この研究では膜蒸留による処理が検討され、処理水質は大幅に改善された一方、一部の試験ではカドミウムについて厳しい放流基準への適合が課題となった。

凝縮水の組成は燃料、燃焼条件、上流の集じん・排ガス処理設備、凝縮方式によって大きく異なるため、特定施設の分析結果をすべての凝縮水に一般化することはできない。

処理と再利用凝縮水の処理には、施設条件に応じてpH調整、沈殿、ろ過、膜処理、その他の水処理工程が用いられる。処理後は排水として放流するほか、設備内で再利用することも可能である。

デンマーク・コペンハーゲンのAmager Bakke廃棄物発電施設を対象とした研究では、煙道ガス凝縮設備で回収した水を処理し、地域熱供給網の水損失を補うために利用する運用が報告されている。

このように煙道ガス凝縮には、熱だけでなく水を回収できる可能性があるが、再利用の可否は凝縮水質と必要な処理水質によって決まる。

排ガス浄化への影響

水溶性ガス直接接触式の凝縮スクラバーでは、排ガス冷却と同時に一部の汚染物質を液相へ移行させることができる。

廃棄物焼却に関するEUのBAT参考文書では、凝縮スクラバーによって水溶性のHClが低減され、循環水に水酸化ナトリウムなどを添加することでSO2やHFも低減できるとしている。

ただし、この場合は汚染物質が消滅するのではなく水側へ移行するため、循環水・排水の処理が必要になる。

粒子状物質凝縮器は粒子状物質を捕集する副次的効果を持つ場合がある。特に直接接触式では、水滴との衝突、凝縮成長、湿式捕集などによって粒子が液相へ移行し得る。

木質バイオマスボイラーに設置された煙道ガス凝縮器を実測した2021年の研究では、5 MWth級の木質チップボイラーで凝縮器通過後の粒子状物質排出量が質量・個数ともに低減した。一方、同研究では粒径によって捕集効率が大きく異なり、捕集されにくい粒径域も確認されている。また小規模設備では粒子個数に対する低減効果が小さい条件もあった。

したがって、煙道ガス凝縮器による粒子除去は設備形式と粒径分布に依存する副次的効果であり、電気集塵機、バグフィルターなどの専用集じん設備を一般に代替するものではない。

排気と煙突煙道ガス凝縮を行うと、煙突へ送られるガスは通常の非凝縮式設備より低温となる。低温化によって排ガスの浮力が低下するため、煙突からの排出・拡散条件を設備設計で考慮する必要がある。米国エネルギー省は凝縮式エコノマイザの設計上、煙突ガス温度の低下による浮力への影響も検討事項としている。

凝縮器出口のガスは水蒸気で高湿度または飽和状態に近いことがある。このガスが煙突から放出され、低温の外気と混合すると、水蒸気の一部が微小水滴として凝縮して白煙状の可視プルームを生じる場合がある。これは主として水滴によるもので、燃焼不良による黒煙とは異なる。施設の要求に応じて排ガス再加熱や除湿などが行われることもあるが、再加熱には回収した熱の一部または別のエネルギーを必要とする。

直接接触式設備では、凝縮水の液滴が排ガスに同伴して後段へ流出することを防ぐため、ミスト除去設備が設けられる。

用途

天然ガス・産業用ボイラー天然ガスやその他の炭化水素燃料を使用するボイラーでは、燃焼で生成した水蒸気の潜熱を回収する目的で凝縮式エコノマイザが使用される。回収熱は、ボイラー給水、プロセス用温水、建物暖房、洗浄水など、比較的低温の熱需要へ供給される。

凝縮式エコノマイザを導入できるかどうかは、低温熱を継続的に受け入れる用途の有無に大きく依存する。高温蒸気しか必要としない施設では、凝縮によって得られる低温熱の利用先が不足することがある。

バイオマス燃焼煙道ガス凝縮は、木質チップ、樹皮など含水率の高い木質バイオマス燃料を使用する設備で重要な熱回収手段となっている。

湿った木質燃料では、燃料中の水分を炉内で蒸発させるため相当量のエネルギーが排ガス中の水蒸気に移る。排ガスを凝縮器で冷却すれば、その一部を潜熱として回収できる。地域熱供給では低温の戻り水を利用できるため、ボイラー単体よりシステム全体として凝縮熱を利用しやすい。

凝縮器とヒートポンプを組み合わせ、地域熱供給戻り水だけでは到達できない低温まで排ガスを冷却する方式もある。

廃棄物焼却廃棄物発電や廃棄物焼却施設でも、煙道ガス凝縮は地域熱供給向け熱回収の一手段となる。都市ごみは水分を含み、その燃焼排ガスにも多量の水蒸気が含まれるためである。

廃棄物焼却設備では、凝縮器が単なる熱交換器ではなく、湿式排ガス処理設備の一部として組み込まれることもある。凝縮スクラバーで水溶性酸性ガスを除去しつつ熱を回収し、必要に応じてヒートポンプを組み合わせる。

デンマークのAmager Bakkeでは、多段の湿式排ガス処理後に二段式の煙道ガス凝縮が採用されている。同施設を対象とした研究では、地域熱供給戻り水による直接的な煙道ガス凝縮だけでLHV基準の熱効率が9パーセントポイント増加する運転が示され、吸収式ヒートポンプを併用するモードではLHV基準の総熱効率が100%を上回る値となる。これは低位発熱量に凝縮潜熱が含まれないことによる。

地域熱供給煙道ガス凝縮は地域熱供給と組み合わせることで特に有効となりやすい。地域熱供給網では大量の戻り水が連続して存在するため、これを凝縮器の冷却媒体として利用できる。

戻り水温度が低いほど凝縮器出口の排ガス温度を低くでき、潜熱回収量が増える。このため、低温地域熱供給網への移行や需要家側熱交換器の改善など、地域熱供給システムの低温化は煙道ガス凝縮の性能向上にも寄与する。

北欧ではバイオマス・廃棄物を使用する地域熱供給および熱電併給設備で煙道ガス凝縮が広く導入されている。

歴史と普及

スウェーデン煙道ガス凝縮は、北欧のバイオマス地域熱供給とともに発展した。スウェーデンエネルギー庁が2020年に公表した評価報告書によれば、同国では米国の油燃焼設備における知見が1960年代に導入され、その後、地域熱供給設備への応用が進んだ。

同報告書では、スウェーデン初の煙道ガス凝縮器は1981年にFagersta Energeticsが油焚きボイラーへ設置したものとされる。1983年にはEnköpingの2基各5 MWのバイオマス設備へ比較的大規模な凝縮器が導入された。初期設備では液滴分離の不十分さによって灰を含む水滴が周辺へ落下する問題や、大規模な腐食なども経験され、その後の設備設計改善につながった。

1986年にはTrollhättanで吸収式ヒートポンプを組み合わせた煙道ガス凝縮設備が導入された。1990年代以降、バイオマスを用いる地域熱供給設備の拡大とともに凝縮器の設置数が増加した。

スウェーデンエネルギー庁の2020年報告では、同国の熱供給・熱電併給設備に150基を超える煙道ガス凝縮設備があり、設備容量は合計約1,000 MW、2017年時点の熱生産量は年間約6 TWhと推計されている。

スウェーデン統計局は現在、地域熱供給の熱生産統計で煙道ガス凝縮を独立した熱源項目として集計している。2024年の煙道ガス凝縮による熱生産は6,329 GWhで、同年の地域熱供給総生産量52,997 GWhの一部を占めた。

日本における研究日本では少なくとも1980年代から、「煙道ガス凝縮」という語に限らず「排ガス中の潜熱回収」として研究が行われている。

1987年には谷口博らが、水蒸気を多量に含む高温湿り空気を冷却管で冷却・凝縮する際の熱・物質移動について実験し、排ガス潜熱回収への応用を検討した。

2000年には刑部真弘らが、プロパンガスボイラーからの実排ガスを用いて排ガス潜熱回収熱交換器の実験を行った。裸管と異なるフィンピッチのらせんフィン管について、燃料流量、給水温度、給水流量などを変えて性能を測定し、性能予測法を検討している。

NEDO技術戦略研究センターは2020年の低温排ガス熱利用に関する整理で、民生用給湯器では潜熱回収が実用化されている一方、産業用ボイラーの潜熱回収についてはコストが高く普及が限定的としている。また、低温排ガス熱利用の研究開発課題として、熱交換器の性能向上、設備小型化・低コスト化、金属腐食抑制などを挙げている。

設計・運用上の課題

熱の利用先煙道ガス凝縮によって得られる熱は一般に低温である。そのため、熱を回収できるかどうかだけでなく、その温度の熱を利用できる需要が存在するかが重要となる。

地域熱供給の戻り水、ボイラー給水、洗浄水、工程用温水などは適した熱需要となり得る。一方、必要とされる熱が高温蒸気だけである場合には、凝縮熱を直接利用しにくい。この場合はヒートポンプによる昇温が選択肢となるが、設備費と補助エネルギーを要する。

設備費と経済性凝縮設備には、熱交換器またはスクラバー本体だけでなく、凝縮水回収、耐食材料、ポンプ、配管、水処理、制御設備などが必要となる。直接接触式では循環水系、ミスト除去、水処理設備なども必要となる。ヒートポンプを利用する場合にはさらにその設備投資と駆動エネルギーを要する。

NEDOは産業用ボイラーの潜熱回収について、コストを普及上の課題の一つとして挙げている。

経済性は、燃料価格、回収熱の価値、年間運転時間、凝縮水処理費、設備寿命、腐食対策費、ヒートポンプの電力費などに左右される。このため特定の回収率や投資回収年数を煙道ガス凝縮一般に適用することはできない。

汚れと保守固体燃料や廃棄物の排ガスには灰・粉じんなどが含まれ得る。上流に集じん装置がある場合でも、凝縮器内で粒子が湿潤し、伝熱面や充填物へ付着する可能性がある。表面式では伝熱面の汚れが熱伝達を低下させるため、洗浄・点検を考慮した構造が必要となる。

直接接触式では捕集した粒子や可溶成分が循環水中に蓄積するため、水質管理、ブロー、固液分離などが必要となる場合がある。

圧力損失と補機凝縮器、充填塔、ミストセパレータなどを排ガス経路に追加すると圧力損失が生じる。既設設備へ追加する場合は誘引送風機の能力を含め、排ガス系全体を確認する必要がある。また、循環水ポンプ、凝縮水ポンプ、ヒートポンプなどの補機がエネルギーを消費する。

したがって設備の性能評価では、凝縮器単体で得られる熱だけでなく、補機消費を含むシステム全体のエネルギーバランスを考慮する必要がある。

環境面煙道ガス凝縮は、煙突から捨てられる熱を利用可能な熱へ変換することで、同じ熱需要を満たすための燃料使用量を削減できる可能性がある。このため、設備全体としての燃料消費および燃焼由来排出量の低減につながり得る。

直接接触式では、酸性ガスや粒子状物質の一部を同時に除去できる場合がある一方、これらの物質は凝縮水・循環水へ移行する。そのため、大気への排出低減とともに水処理・廃棄物処理を含めて評価する必要がある。

また低温化した排ガスは煙突での浮力が低下し、可視水蒸気プルームを形成する場合もあるため、周辺環境への影響は設備ごとの排気条件を考慮して評価される。

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