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연관 보일러의 구조를 보면, 노에서 생성되어 순환하는 고온 가스가 지나가는 강철관 주위에 물이 있는데, 그 물은 고온 가스가 순환하는 관에 의해 가열되어 증기가 되어 수면 위의 원통에 모인다. 연소 가스는 동체의 하부에서 뒤쪽으로 가서 연관을 통해 앞쪽으로 나와 굴뚝으로 빠진다.

연관 보일러는 지름이 큰 원통형 동체로 되어 있다. 관은 수평·수직 또는 경사지게 설치되어 있다. 보일러 작동에는 중량·공간의 제한이 있기 때문에 화실(火室)은 일체식으로 조립된다. 화실은 강판의 이중벽으로 되어 있으며, 물의 순환을 위한 강판 사이의 공간을 마련한다. 강판은 증기압을 견디기 위해 내부적으로 강화되어야 한다.

원래 난방장치와 동력발전을 위해 공장에서 널리 사용되었던 수평 순환식의 연관 보일러는 강판으로 된 1개의 원통형 동체를 가지고 있는데, 동체를 통해 한쪽 헤더(header：보일러 각 관을 말단에서 연결하는 곳)에서 다른쪽 헤더까지 뻗어 있는 관들은 주요전열면을 제공하며 헤더의 한쪽 부분을 위한 스테이(stay：보일러 마구리판 등의 강도를 보강하기 위해 붙이는 판)의 역할을 한다.

동체는 고온에서 견딜 수 있는 내화성의 물질이 대어진 벽돌벽으로 둘러싸여 있다. 안전 밸브는 정상 압력보다 높은 압력에서 증기가 빠져나가도록 하며, 모든 보일러에서 필요한 장치이다. 그 이유는 밀폐된 용기에서 증기를 빼내는 장치가 없어 물에 계속해 열을 공급하면 압력이 증가해 결국 보일러가 폭발하기 때문이다.

연관 보일러는 설치와 작동이 쉽다는 장점이 있어 건물 난방과 공장의 동력 공급용 소규모 시설을 비롯해 증기기관차에 사용되기도 한다.