自然循环余热锅炉中有一大特征，是它与其他锅炉区分的主要依据，那就是它的全面受热面组件的管子都是垂直的。凭借如此特殊的设计，自然循环余热锅炉也将以不同的方式进行水循环。

当给水进入到自然循环余热锅炉中之后，先是由省煤器吸热，紧接着进入汽包。由于汽包有下降管与蒸发部的下联箱相连，且它是位于烟道外面的，因此不会吸收烟气的热量。

另外，自然循环余热锅炉中的汽包还与蒸发器的上联箱相连，使得直立管簇吸收烟气的热量。当水吸收烟气热量就有部份水变成蒸汽，由于蒸汽的密度比水的密度要小得多，所以直立管内汽和水混合物的平均密度要小于下降管中水的密度，两者密度差形成了水的循环。

从上述循环原理可以看出，相比其他锅炉设备，自然循环余热锅炉的好处就是重心低，因此稳定性较好；而且蓄热能力较大，对于适应负荷变化的能力也较强，能满足不同工况的应用要求。

自然循环余热锅炉中的受热面管道都是以垂直方式布置的，便于后期进行检修和维护。但同样也能在锅炉中找到不足之处，较为明显的就是要比其他锅炉占用更大的空间；由于它水容积较大的缘故，使得锅炉在启停、变负荷时的速度比较慢。