锅炉作为将燃料化学能转化为热能、进而产出规定参数蒸汽或热水的核心热能设备，其结构与运行原理具备高度的系统性，整体可划分为核心本体结构与配套辅助结构两大模块，各部件协同配合实现能量的高效、安全转换。
从核心结构来看，锅炉本体主要由“锅”与“炉”两大核心部分组成，二者一为承压载热介质系统、一为燃烧放热系统，是实现能量转换的核心载体。其中“锅”是容纳水与蒸汽的承压系统，核心部件包含锅筒（汽包）、水冷壁、对流管束、省煤器、过热器、集箱及连接管道：锅筒作为汽水系统的中枢枢纽，可实现汽水混合物的分离、净化，同时储备一定量的炉水缓冲负荷波动；水冷壁敷设于炉膛内壁，是锅炉最主要的辐射受热面，可快速吸收炉膛燃烧的辐射热加热管内工质，同时隔绝高温烟气保护炉墙；省煤器布置于锅炉尾部烟道，利用烟气余热预热锅炉给水，既降低排烟热损失提升热效率，也减少冷水进入锅筒带来的热应力冲击；过热器则负责将饱和蒸汽加热为符合参数要求的过热蒸汽，满足工业生产或汽轮发电机组的用汽需求。“炉”是燃料燃烧放热的系统，核心部件包含炉膛、燃烧器、炉墙、空气预热器、烟道：炉膛为燃料提供充足的燃烧空间，保障燃料充分燃尽；燃烧器可将燃料与助燃空气按合理比例、流速送入炉膛，实现稳定高效着火燃烧；空气预热器同样布置于尾部烟道，利用烟气余热预热送入炉膛的助燃空气，既提升燃烧效率，也进一步降低排烟温度。
从运行原理来看，锅炉的能量转换过程可分为三个连贯的核心环节：首先是燃料燃烧放热环节，燃料（煤炭、天然气、生物质、燃油等）经燃烧器送入炉膛后，与经空气预热器加热的助燃空气充分混合，在炉膛内稳定燃烧释放大量热能，形成高温烟气；其次是热量传递环节，高温烟气依次流经炉膛、对流受热面、尾部烟道，通过辐射换热、对流换热、传导换热三种方式，将热量持续传递给受热面管内的水、蒸汽等工质，逐步降温后的烟气最终经除尘、脱硫脱硝等环保处理后排出；最后是工质相变循环环节，经省煤器预热的给水进入锅筒后，通过下降管送入水冷壁等受热面吸收热量，逐步升温汽化形成汽水混合物，再回到锅筒内完成汽水分离，分离出的饱和水再次进入受热面循环吸热，饱和蒸汽则根据需求送入过热器加热为过热蒸汽，向外输出供给生产工艺、发电或供暖使用，热水锅炉则无需完成汽水分离，直接将加热至设定温度的热水输出供热。
锅炉运行过程中，水位、压力、温度、燃烧工况等参数需通过配套的安全附件与控制系统实时调控，避免出现超压、满水、缺水、熄火等安全隐患，保障设备稳定安全运行。