汽包、下降管、下联箱和上升管组成循环回路。饱和温度或接近饱和温度的炉水从汽包进入下降管，通过下联箱进入上升管。上升管吸收炉膛火焰的辐射热，上升管内的水温升至饱和温度，一部分水汽化，在上升管中形成汽水混合物。按重量计算，蒸汽的重量只占汽水混合物重量的0.5%〜10%。但蒸汽的比体积比水大得多，按体积计算，蒸汽的体积占汽水混合物体积的40%~60%。也就是说，上升管内汽水混合物的密度只有下降管内炉水密度的1/3~2/3。

由于下降管内的炉水与上升管内的汽水混合物密度不同，形成了流动压头。下降管内的炉水与上升管内的汽水混合物在此流动压头的推动下，在回路内不断循环。由于循环是利用下降管内的炉水与上升管内的汽水混合物密度不同造成的，而不是靠外力推动的，所以称为自然循环。