自然循環余熱鍋爐中有一大特征，是它與其他鍋爐區分的主要依據，那就是它的全面受熱面組件的管子都是垂直的。憑借如此特殊的設計，自然循環余熱鍋爐也將以不同的方式進行水循環。

當給水進入到自然循環余熱鍋爐中之后，先是由省煤器吸熱，緊接著進入汽包。由于汽包有下降管與蒸發部的下聯箱相連，且它是位于煙道外面的，因此不會吸收煙氣的熱量。

另外，自然循環余熱鍋爐中的汽包還與蒸發器的上聯箱相連，使得直立管簇吸收煙氣的熱量。當水吸收煙氣熱量就有部份水變成蒸汽，由于蒸汽的密度比水的密度要小得多，所以直立管內汽和水混合物的平均密度要小于下降管中水的密度，兩者密度差形成了水的循環。

從上述循環原理可以看出，相比其他鍋爐設備，自然循環余熱鍋爐的好處就是重心低，因此穩定性較好；而且蓄熱能力較大，對于適應負荷變化的能力也較強，能滿足不同工況的應用要求。

自然循環余熱鍋爐中的受熱面管道都是以垂直方式布置的，便于后期進行檢修和維護。但同樣也能在鍋爐中找到不足之處，較為明顯的就是要比其他鍋爐占用更大的空間；由于它水容積較大的緣故，使得鍋爐在啟停、變負荷時的速度比較慢。