Hình 2.4. Nguyên lý chung của nồi hơi đốt dầu.
Nước được cấp vào nồi hơi nhờ bơm nước cấp, mức nước trong nồi được theo dõi qua ống thủy. Nhiên liệu và gió cấp được cấp vào buồng đốt nồi hơi qua thiết bị buồng đốt. Gió cấp có hai chức năng: duy trì sự cháy của ngọn lửa và thông gió cho buồng đốt.
Quá trao nhiệt diễn ra như sau (Hình 2.6): nhiên liệu (dầu đốt) được
phun vào buồng đốt với áp lực cao, được đốt cháy tạo thành khí lò có nhiệt độ cao, tiến hành trao đổi nhiệt bức xạ cho các bề mặt hấp nhiệt bức xạ xung quanh buồng đốt, sau đó quét qua các bề mặt hấp nhiệt đối lưu của nồi hơi (các cụm ống, bộ sấy hơi, các thiết bị tận dụng nhiệt...) để trao nhiệt đối lưu và cuối cùng theo ống khói bay lên trời.
Nước trong bầu nồi hoặc trong các ống nước (chỉ có ở nồi hơi ống nước) nhận nhiệt để sôi và bay hơi. Hơi sinh ra tập trung trong không gian hơi của nồi hơi. Khi áp lực hơi đủ lớn, ta mở van hơi chính để đưa hơi nước đi sử dụng.
Do nồi hơi là một thiết bị chịu áp lực nên mọi nồi hơi đều được lắp van an toàn. Van an toàn là một thiết bị có chức năng bảo vệ, tránh nổ vỡ cho nồi hơi khi áp suất trong nồi tăng quá giới hạn cho phép. Áp suất này được chỉ báo trên áp kế.
Như vậy, một nồi hơi muốn hoạt động được bao giờ cũng phải có nguồn nhiệt (hệ thống nhiên liệu); nguồn nước (chất nhận nhiệt); thiết bị trao đổi nhiệt (các trống, ống, bộ sấy hơi...); thiết bị phân phối hơi (van, ống dẫn hơi...); thiết bị chỉ báo, báo động và bảo vệ an toàn. Đây là nguyên lý cơ bản đối với mọi chủng loại nồi hơi.