Większość tego opisu powstała poprzez niemal bezpośrednie cytowanie z pracy pana Krzysztofa Gerlacha "Okrętowe kotły parowe do 1870 r. Zarys konstrukcji i nazewnictwa", Gdańsk 2022
Pomijając najwcześniejsze adaptacje kotłów parowych wykorzystywanych na lądzie do zastosowań w żegludze, jednym z najważniejszych problemów do rozwiązania przez konstruktorów była ograniczona przestrzeń na okrętach i statkach. Na pojawiających się z początkiem XIX w. parowcach pełnomorskich silniki musiały być mocniejsze, kotły dostarczać więcej pary, więc proporcjonalny wzrost wymiarów maszynowni na ciągle małych jednostkach stawał się problemem. Dlatego specjalnie dla okrętów rozwinięto kotły o kształcie przypominającym prostopadłościenne pudełka, kufry czy skrzynki, zostawiające mniej martwych przestrzeni w kadłubie. Te kotły kufrowe (ang. "box-type boilers") zostały wprowadzone około 1820 r. Dla zwiększenia wydajności wymuszono w nich wielokrotną zmianę kierunku ruchu spalin wewnątrz kotła (poprzez zastosowanie specjalnych przegród) oraz zainstalowano po kilka wewnętrznych palenisk. W pierwszej połowie XIX w. dominującym typem kotła okrętowego miał się właśnie stać kufrowy kocioł płomienicowy (ang. "flue boiler", niem. "flammrohrkessel"), występujący w wersjach labiryntowej i galeriowej.
Czynnikiem najbardziej ograniczającym zarówno wielkość, jak i zdolność do przenoszenia wysokich ciśnień w budowanych wtedy kotłach był brak odpowiednich materiałów konstrukcyjnych. Pierwsze kotły wykonywano z blachy ołowianej (ze względu na łatwość kształtowania), później miedzi i (rzadziej) mosiądzu, pod koniec XVIII w. pojawiły się kotły żelazne. Złe materiały i wadliwa konstrukcja przyczyniały się do częstych eksplozji kotłów w pionierskim okresie, zwłaszcza jeśli próbowano podnosić ciśnienie pary dla takich nowinek, jak silnik sprzężony. Wypadki, zwykle zbierające obfite śmiertelne żniwo, bulwersowały opinię publiczną i zniechęcały ludzi do napędu parowego. Rząd brytyjski już w 1817 r. nakazał, aby jedynymi dozwolonymi materiałami konstrukcyjnymi na kotły były odtąd żelazo pudlarskie i miedź.
Miedź miała znacznie wyższą cenę niż żelazo, jednak wykonane z niej kotły wykazywały też dużo większą trwałość. Na skutek problemów z korozją przeciętny czas pracy żelaznego kotła płomienicowego wynosił około 5 lat lub krócej, podczas gdy od kotłów miedzianych oczekiwano sprawności przez co najmniej 9 lat. Miedź charakteryzuje się kiepską wytrzymałością, więc nadawała się dobrze tylko na konstrukcje niskociśnieniowe. Żelazo pudlarskie było mocniejsze, lecz niehomogenne, a jego rzeczywistej jakości nie umiano wówczas ani przewidzieć, ani zbadać. Ponadto w tamtych czasach miedź była jedynym materiałem osiągalnym w wystarczająco dużych arkuszach by minimalizować liczbę łączeń, potencjalnego źródła przecieków. W kotłach żelaznych małymi przeciekami nie przejmowano się wcale, bowiem produkty korozji i kamień kotłowy wkrótce zapychały wszelkie szczelinki. Nawet kiedy ciśnienia absolutne pary wzrosły do 1,8 at (177 kPa, 26 psi), ciągle wykorzystywano z powodzeniem tymczasowe środki uszczelniające w postaci rozmaitych mieszanek, które dostając się z wodą do szczelin wytwarzały tam korki – używano trocin, mąki owsianej, mąki ziemniaczanej czy nawet łajna.
Zagrożenie korozją było wtedy dużo poważniejsze – odpadały całe dna kotłów. Powszechne używanie wody morskiej do zasilania kotłów prowadziło do błyskawicznego narastania kamienia kotłowego w przestrzeniach wodnych. Z jednej strony kamień ten chronił żelazne powierzchnie przed korozją, ale z drugiej redukował współczynnik wnikania ciepła od gazów spalinowych do wody – warstwa kamienia o grubości 6,5 mm zwiększała zużycie paliwa o 50%, zaś warstwa grubości 13 mm – o 150%! Tak narosły kamień prowadził więc do przegrzewania i ewentualnie eksplozji kotła. Z kolei jego usuwanie – chociaż konieczne – przyspieszało korozję.
Odświeżanie zawartości kotła było niezbędne z wielu względów. Ciągłe odparowywanie wody zwiększało zawartość soli pozostającej w kotle, w końcu pokrywałaby powierzchnie grzejne stałą skorupą, do czego nie można było dopuścić. Poza tym woda cyrkulująca w obiegu była zanieczyszczona olejem z silnika głównego i urządzeń pomocniczych, mąką owsianą albo ziemniaczaną (wprowadzaną do kotła jako uszczelniacz), łojem lub grafitem (rozprowadzanymi niekiedy po wewnętrznych powierzchniach ścian kotłów). Zanieczyszczenia były tak znaczne, że co kilka dni kotły musiały być całkowicie opróżniane i napełniane zupełnie świeżą wodą. W przeciwnym wypadku pojawiało się zjawisko plucia kotła (priming), tzn. porywania części wody przez parę, a w efekcie gwałtownych zaburzeń na powierzchni wody, wywołujących powstawanie piany, która mogła przedostawać się do cylindrów. W takich przypadkach dochodziło do gwałtownego wzrostu ciśnienia (w porównaniu z parą woda jest praktycznie nieściśliwa), co spęczało metalowe uszczelnienia na tłokach i w dławnicach, a mogło skończyć się pękaniem tłoków czy cylindrów.
Kiedy nastąpiło około dwukrotne podniesienie nadciśnienia stosowanej pary (z pierwotnych 0,35 at do 0,7 at) bardzo typową operacją dla prawie wszystkich parowców stało się tzw. przedmuchiwanie kotła realizowane zwykle 2 razy w ciągu jednej wachty – wypychano część wody znajdującej się w obiegu (odmuliny) i zastępowano ją świeżą wodą morską.
Tak czy inaczej w początkowym okresie zdecydowana większość kotłów miała zbyt małą wytrzymałość i nie mogła utrzymać szczelności aby produkować parę pod wysokim ciśnieniem, którego przeciętne wartości nie przekraczały 1,22 at (120 kPa, 17,40 psi), co jednakże w zupełności wystarczało do zasilania względnie wolnoobrotowych parowych maszyn górnobalansjerowych. W latach 20-tych niemal wszystkie kotły wczesnych jednostek pełnomorskich były dużymi skrzynkowymi (kufrowymi) kotłami płomienicowymi (ang. "box flue boilers", niem. "rechteckigen flammrohrkesseln") w odmianie labiryntowej, z wewnętrznymi paleniskami o prostokątnym przekroju i długimi płomienicami (kanałami, którymi płynęły gorące gazy spalinowe ogrzewające wodę) „korytarzowymi”. Ze względu na płaskie ściany płomienic i płaszcza, labiryntowe wytrzymywały bezpiecznie tylko ciśnienia do około 180 kPa (26 psi). Zazwyczaj utrzymywano się zresztą w jeszcze niższym zakresie. Prostopadłościenne, pudełkokształtne były nie tylko całe kotły, ale i płomienice, które np. na HMS "COMET" z 1828 r. miały przeciętnie 40 cm szerokości i około 140 cm wysokości. Kocioł na tym okręcie mierzył 5,7 m długości (z tego paleniska zajmowały 1,8 m), 3,76 m szerokości, 2,85 m wysokości; woda krążyła w nim w przestrzeniach o szerokości 9 cm. Został wyposażony w 4 paleniska. Droga spalin od palenisk do komina wynosiła około 21 m. Kotły te wykonywano z miedzi lub żelaza pudlarskiego. Zaletą takiej konstrukcji, obok dobrego wypełniania wnętrza maszynowni, była zdolność do wytwarzania dużej ilości pary oraz względna łatwość czyszczenia – starano się robić płomienice o wymiarach umożliwiających wczołganie się do środka człowieka, który przeprowadzał drobne naprawy i skutecznie oczyszczał ścianki.
Niezależnie od kontynuacji prób skonstruowania użytecznych kotłów wodnorurkowych, skraplaczy przeponowych, instalacji wysokociśnieniowych itd., prawie całe pierwsze półwiecze żeglugi parowej stało pod znakiem niskich ciśnień, skraplaczy natryskowych, wody morskiej w układzie oraz kufrowych kotłów płomienicowych. Pomimo wielkich rozmiarów i masy oraz ogromnego ciężaru znajdującej się w nich wody, kufrowych kotłów płomienicowych (box-type flue boilers) powszechnie używano na statkach handlowych aż do lat 60-tych XIX wieku. W okresie 1830-1842 były one także praktycznie jedynym typem kotłów stosowanych na okrętach Royal Navy. Miały one znaczną powierzchnię wymiany ciepła, bowiem gazy spalinowe przechodziły od skrzyni ogniowej przez labiryntowo poprowadzone prowadnice, o wielokrotnych zmianach kierunku przepływu i bardzo dużej sumarycznej długości (np. 21 czy 23 m). Spaliny ostatecznie spotykały się we wspólnej dymnicy (czopuchu). Płomienice, paleniska i popielnik były otoczone wodą. Z grubsza prostopadłościenne płomienice, zwykle o przybliżonych wymiarach 45 x 210 cm, często zwężały się nieco ku górze, aby generowane z zewnątrz na ich ścianach bąble parowe mogły się łatwiej odrywać. Budowa tych kotłów stała się możliwa dzięki zwiększonej dostępności dużo większych niż w pionierskim okresie płyt miedzianych i żelaznych. Z uwagi na rozmiary przekrojów, czyszczenie płomienic było względnie łatwe – przynajmniej dopóki wzrastające ciśnienia nie wymusiły zastosowania w tych płaskościennych konstrukcjach ogromnej liczby usztywniających zespórek kotłowych. Natomiast mechaniczne czyszczenia przestrzeni wodnych – gdzie narastał kamień kotłowy – stwarzało zawsze bardzo poważne problemy.
Kotły okrętowe tamtej epoki montowano z reguły na drewnianych platformach i osadzano namastyksie (specjalnym kicie), w celu zapewniania niezmienności pozycji. Ów mastyks był mieszaniną piasku, sproszkowanego kamienia, tlenku ołowiu i oleju. Na drewnianych jednostkach woda zęzowa mogła stać się bardzo kwaśna, co zwiększało podatność na korozję żelaznych płyt kotłowych w miejscach nie chronionych tym kitem.
Przykładowe parametry okrętowych kotłów kufrowych w jednopoziomowej odmianie labiryntowej, instalowanych w okresie 1830-1842:
- na bocznokołowcu HMS "MEDEA" z 1833 r. przy silniku o mocy 220 koni nominalnych, ważącym 165 ton, masa kotłów wynosiła 35 ton, a masa wody w nich zawartej – 45 ton;
- na bocznokołowcu HMS "DRIVER" ukończonym w 1841 r., trzy trójpaleniskowe kotły z żelaza pudlarskiego ważyły łącznie około 40 ton, zaś ogrzewana w nich woda – około 50 ton; ciśnienie robocze wynosiło 129 kPa.
W latach trzydziestych XIX wieku zaczęto zwiększać powierzchnię ogrzewalną kufrowych kotłów płomienicowych przez skierowanie spalin do dodatkowych, poziomych rzędów kanałów (od jednego do czterech) wykonanych z blach, umieszczonych nad płomienicami głównymi. Angielska nazwa tego typu kotłów brzmi "return flue boiler", natomiast francuska "chaudière a retour de flamme", co w tłumaczeniu oznacza kotły płomienicowe zwrotne (to określenie zwraca uwagę na fakt, że spaliny musiały tutaj wracać ponad palenisko, co zwiększało skuteczność grzania). W polskiej terminologi przyjęło się również określenie rozpropagowane przez docenta Przemysława Urbańskiego w książce "Dwa wieki napędu mechanicznego statków" - kotły galeriowe. W przypadku tego typu kotłów niektóre ówczesne terminy podkreślały układ piętrowy (ang. "double-storeyed", "two-levels boilers"). Ich sprawność sięgała 50 procent, podczas gdy w jednopoziomowej odmianie labiryntowej wynosiła tylko 30-35 procent.
