Quá trình chuyển hóa nhiên liệu thành nhiệt trong nồi hơi về cơ bản bao gồm hai bước chính: quá trình đốt cháy nhiên liệu giải phóng nhiệt và quá trình truyền nhiệt. Toàn bộ quá trình này không phức tạp và có thể được giải thích bằng ngôn ngữ dễ hiểu.
Bước đầu tiên là quá trình đốt cháy nhiên liệu giải phóng nhiệt. Dù là khí tự nhiên, than đá, dầu diesel hay sinh khối, các loại nhiên liệu này vốn chứa năng lượng hóa học. Khi được trộn với lượng không khí đủ và được đốt cháy trong lò, chúng trải qua một phản ứng oxy hóa mạnh mẽ — thường được gọi là quá trình đốt cháy. Trong quá trình này, năng lượng hóa học của nhiên liệu được chuyển hóa thành năng lượng nhiệt, giải phóng nhiệt lượng mạnh mẽ. Nhiệt độ trong lò có thể tăng vọt lên trên 1000°C, đồng thời tạo ra khí thải nhiệt độ cao và một lượng nhỏ tro cặn.
Bước thứ hai là truyền nhiệt. Nhiệt lượng giải phóng từ quá trình đốt cháy nhiên liệu không được chất lỏng làm việc (nước hoặc dầu nhiệt) hấp thụ trực tiếp. Thay vào đó, nhiệt lượng này phải được truyền qua các bề mặt truyền nhiệt của nồi hơi. Các bề mặt truyền nhiệt đóng vai trò như những “cầu nhiệt” của nồi hơi, chủ yếu bao gồm các bộ phận như vách nước, ống đối lưu và bộ tiết kiệm nhiệt. Ngọn lửa và khí thải ở nhiệt độ cao truyền nhiệt đến các bề mặt này thông qua bức xạ và đối lưu. Sau đó, các bề mặt này dẫn nhiệt này đến chất lỏng làm việc bên trong.
Ví dụ, ngọn lửa nhiệt độ cao bên trong lò tỏa nhiệt trực tiếp vào các bức tường làm mát bằng nước, nơi nước hấp thụ nhiệt và dần dần nóng lên. Trong khi đó, khi khí thải nhiệt độ cao chảy qua các ống đối lưu và bộ tiết kiệm nhiệt, chúng truyền nhiệt dư thừa sang chất lỏng làm việc thông qua đối lưu, làm tăng thêm nhiệt độ của chất lỏng này. Bằng cách này, năng lượng hóa học của nhiên liệu được chuyển đổi thành công thành năng lượng nhiệt cho chất lỏng làm việc thông qua hai bước đốt cháy và truyền nhiệt, sẵn sàng để sử dụng trong công nghiệp.
