Water tube boiler ประกอบด้วยท่อน้ำจำนวนมากซึ่งมีน้ำไหลอยู่ภายในกับ Drum จำนวน 1 ดรัมหรือหลายดรัม ก๊าซเผาไหม้จะให้ความร้อนแก่น้ำในท่อ ทำให้เกิดไอน้ำ หม้อไอน้ำแบบนี้สามารถจัดเรียงท่อน้ำหลายๆ ท่อเพื่อให้มีพื้นที่ถ่ายเทความร้อนมาก จึงสามารถใช้กับหม้อไอน้ำขนาดใหญ่ที่ผลิตไอน้ำที่อุณหภูมิและความดันสูง เมื่อจำแนกตามวิธีการไหลเวียนน้ำในหม้ออาจจัดเป็น Natural circulation boiler กับ Forced circulation boiler โดย Natural circulation boiler เป็นหม้อไอน้ำที่ทำการไหลเวียน โดยอาศัยความแตกต่างของความหนาแน่นของน้ำในท่อน้ำที่ได้รับความร้อนจากก๊าซเผาไหม้ Forced circulation boiler นั้นจะใช้ปั๊มหรืออุปกรณ์อื่น ๆ บังคับให้เกิดการไหลเวียนของน้ำในหม้อไอน้ำเมื่อหม้อไอน้ำมีความดันใช้งานสูงขึ้น เนื่องจากค่าความแตกต่างความหนาแน่นระหว่างไอน้ำกับน้ำจะลดลงทำให้การไหลเวียนของน้ำไม่เพียงพอ จึงต้องใช้วิธีบังคับให้เกิดการไหลเวียนของน้ำในหม้อ
สมบัติของ Water tube boiler เทียบกับหม้อไอน้ำแบบอื่นๆ มีดังต่อไปนี้
- สามารถออกแบบให้มีท่อน้ำจำนวนมาก จึงมีพื้นที่ถ่ายเทความร้อนมาก สามารถสร้าง หม้อไอน้ำขนาดใหญ่ได้
- สามารถออกแบบหม้อไอน้ำให้ท่อน้ำและ Drum มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กกว่าหม้อไอน้ำแบบอื่นๆ จึงเหมาะกับการผลิตไอน้ำความดันสูง
- สามารถออกแบบให้ท่อน้ำจัดเรียงกันอย่างหนาแน่นรับความร้อนจากก๊าซเผาไหม้ จึงสามารถผลิตไอน้ำได้จำนวนมากต่อพื้นที่ถ่ายเทความร้อนหนึ่งหน่วย
- มีความยืดหยุ่นในการจัดเรียงท่อน้ำสูง จึงสามารถออกแบบรูปร่างของห้องเผาไหม้และหม้อไอน้ำได้หลายแบบมากขึ้น
- สามารถรักษาประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำให้อยู่ในระดับสูงได้
- เนื่องจากน้ำในหม้อจะไหลผ่านท่อน้ำซึ่งมีขนาดเล็กจึงต้องใช้น้ำที่มีคุณภาพสูงและต้องมีระบบบำบัดน้ำที่ดี
- เทียบกับพื้นที่ถ่ายเทความร้อน ส่วนที่เป็นน้ำจะมีขนาดเล็กแต่สามารถผลิตไอน้ำในปริมาณมาก ดังนั้น เมื่อภาระไอน้ำเปลี่ยนแปลงไป ความดันและอุณหภูมิของไอน้ำจะเปลี่ยนแปลงค่อนข้างมาก
- เนื่องจาก Drum มีขนาดเล็ก พื้นที่ผิวน้ำจะมีขนาดเล็กเทียบกับส่วนที่เป็นน้ำดังนั้น จึงเกิด Priming ได้ง่าย
- มีโครงสร้างซับซ้อน ต้องใช้ความระมัดระวังในการใช้งาน
Natural circulation boiler แบ่งออกเป็นแบบท่อตรง แบบท่อโค้ง และแบบแผ่รังสี หม้อไอน้ำแบบท่อตรงจะใช้ท่อน้ำที่เป็นท่อตรง ซึ่งอาจใช้กับ Package boiler ขนาดเล็กที่มีความดันไม่เกิน 1 MPa และผลิตไอน้ำได้ไม่กี่ t/h แต่เนื่องจากไม่สามารถรองรับการขยายตัวเนื่องจากความร้อนได้ดี หม้อไอน้ำขนาดนี้จึงมักใช้ใน Cylindrical boiler เป็นหลัก ปัจจุบันนี้ไม่ค่อยผลิตแบบท่อตรงแล้ว ส่วนหม้อไอน้ำแบบท่อโค้งจะติดตั้งท่อน้ำโดยเจาะรู Drum ตามทิศทางรัศมี ความหนาของ Drum จึงสม่ำเสมอดี และติดตั้งได้อย่างแน่นหนา รวมทั้งในการผลิตท่อน้ำ จะทำให้สามารถงอได้อย่างค่อนข้างอิสระ เพื่อให้เมื่อขยายตัวด้วยความร้อนแล้วท่อน้ำจะไม่เกิดความเค้นมาก จึงใช้กับหม้อไอน้ำความดันปานกลางและความดันสูง สำหรับหม้อไอน้ำความดันสูงขนาดใหญ่ เช่น ที่ใช้ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน เนื่องจากความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอของน้ำจะลดลงเมื่อความดันสูงขึ้น ดังนั้น จึงสามารถทำให้หม้อไอน้ำมีโครงสร้างที่การถ่ายเทความร้อนด้วยการแผ่รังสีของก๊าซเผาไหม้ภายในห้องเผาไหม้ (เตา) สามารถชดเชยความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอของน้ำในหม้อได้ หม้อไอน้ำแบบนี้เรียกว่า Water tube boiler แบบแผ่รังสี
Forced circulation boiler เป็นหม้อไอน้ำที่บังคับให้น้ำในหม้อหมุนเวียนด้วยกำลังขับจากปั๊มหรืออุปกรณ์อื่นๆ เทียบกับหม้อไอน้ำ Natural circulation boiler แล้ว จะออกแบบให้ท่อน้ำมีขนาดเล็กกว่าได้ รวมทั้งไม่มีข้อจำกัดในการออกแบบการจัดวางท่อน้ำ และสามารถสร้างหม้อไอน้ำขนาดใหญ่ที่มีความดันและอุณหภูมิสูงได้ จึงนิยมใช้กันมากในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน นอกจากนี้ ในหม้อไอน้ำ Waste-heat boiler ต่างๆ ที่กำเนิดไอน้ำจากความร้อนทิ้งที่มีอุณหภูมิค่อนข้างต่ำเทียบกับก๊าซเผาไหม้ เช่น จากก๊าซไอเสียจากเตาเผาต่างๆ เราจำเป็นต้องออกแบบพื้นที่ถ่ายเทความร้อนให้มีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่จะทำได้ภายในมิติที่จำกัด เพื่อให้สามารถนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง ดังนั้น โดยมากมักจะใช้หม้อไอน้ำ Forced circulation boiler
Once-through boiler เป็นหม้อไอน้ำที่ทำการให้ความร้อน กำเนิดไอน้ำและทำ Superheat เพื่อกำเนิดไอดงโดยมีน้ำเลี้ยงจากปั๊มน้ำ ไหลผ่านท่อน้ำยาวต่อเนื่องเพียงครั้งเดียว เนื่องจากหม้อไอน้ำแบบนี้ไม่มีการหมุนเวียนน้ำ ดังนั้น โดยทั่วไปจึงไม่ต้องมี Drum หม้อไอน้ำที่เดินเครื่องด้วยความดันสูงกว่าความดันวิกฤติ จะไม่สามารถแยกไอน้ำออกจากน้ำได้ จึงต้องใช้หม้อไอน้ำ Once-though boiler
