复合循环在直流锅炉的省煤器和水冷壁之间装设锅炉水循环泵、混合器和分配器，工作时依靠锅炉水循环泵使蒸发受热面出口的部分工质进行再循环。根据锅炉在不同负荷段内的工质循环情况，相应地有全负荷复合循环锅炉和部分负荷复合循环锅炉之分。

对于全负荷复合循环锅炉（图a），锅炉全负荷段内都有工质在进行再循环。如图所示，从给水泵出来的给水，经过高压加热器和锅炉的省煤器后进入混合器，在混合器中与从汽水分离器分离出来的锅炉水混合，经过滤器过滤，通过锅炉水循环泵，经分配器送至水冷壁的各个回路中。水冷壁产生的汽水混合物在汽水分离器中进行分离，蒸汽送至过热器中加热，水则进行再循环。全负荷复合循环锅炉在额定负荷时的循环倍率约1.2～1.4，故又称低循环倍率锅炉。随着锅炉负荷的降低，循环倍率加大。全负荷复合循环锅炉没有汽包，只有结构简单、直径小得多的汽水分离器，但在全负荷范围内具有固定的蒸发终点，水冷壁出口工质的干度小于1，而且水冷壁的工质流量基本不变。由于膜态沸腾而使传热恶化的影响程度大大低于一次上升直流锅炉，所以这种型式的锅炉最适用于容量为300～600兆瓦的亚临界压力机组，容量再小时就难以采用一次上升管屏的水冷壁结构，否则就要加大循环倍率，使锅炉接近于强制循环锅炉。对于容量更大的锅炉，由于在高负荷下水冷壁内的质量流速较大，从经济角度考虑，适于采用部分负荷再循环锅炉。

部分负荷复合循环（图b）即通常所指的复合循环或狭义的复合循环，适用于超临界压力。部分负荷时，锅炉采用再循环方式运行，再循环限制阀用于调节再循环水流量；当锅炉蒸发量达到额定负荷的60%～85%之后（大容量的锅炉可取低值），可关闭控制阀使锅炉按纯直流方式运行，再循环系统停止工作，此阀起到严密断开的作用，这时锅炉水循环泵仅起升压作用，也可停运使给水经旁路管进入水冷壁。

部分负荷复合循环锅炉不宜采用变压运行方式。否则，当负荷小于约60%时，就会进入亚临界压力区，蒸发受热面的过渡区内容易形成膜态沸腾。为了保证安全，必须保证该负荷下有较高的质量流速，这会使额定负荷时水冷壁内的质量流速大大增加，带来结构上的不合理。此外，蒸发系统通常由几部分串联而成，在亚临界压力下会产生汽水分配不均的问题。因此，这种锅炉较适宜于定压运行或采取在超临界压力范围内变压运行的方式。

亚临界压力复合循环锅炉系统图及蒸发量与蒸发区流量关系曲线