Ένας κατακόρυφος λέβητας είναι ένας τύπος γεννήτριας ατμού όπου το κέλυφος του λέβητα βρίσκεται κατακόρυφα αντί για οριζόντια. Όπως όλοι οι τύποι λεβήτων, ένας κατακόρυφος λέβητας μπορεί να είναι κατασκευασμένος είτε από σωλήνα νερού είτε από πυροσωλήνα. Ένας κατακόρυφος λέβητας είναι πολύ διαφορετικός από αυτό που θα συναντούσε κανείς σε μια τυπική ατμομηχανή, καθώς αυτοί οι λέβητες είναι συνήθως προσανατολισμένοι οριζόντια αντί για κάθετα. Οι κάθετοι λέβητες απαντώνται συχνότερα σε μικρότερα ατμοκίνητα οχήματα, όπως αυτοκίνητα ατμού, σκάφη και βαγόνια. Σε ορισμένες σπάνιες περιπτώσεις, ωστόσο, έχουν χρησιμοποιηθεί λέβητες κάθετων ατμομηχανών.
Ένας κατακόρυφος λέβητας πυροσωλήνας, ο οποίος είναι ο λιγότερο αποδοτικός, βρίσκεται πιο συχνά σε προηγούμενα ατμοκίνητα αυτοκίνητα, εκτοξεύσεις ατμού ή σκάφη και σε μερικές σπάνια ατμομηχανές και βαγόνια ατμού. Ένας λέβητας πυροσωλήνων αποτελείται από έναν όγκο νερού μέσα στο κέλυφος με κοίλους, κατακόρυφους σωλήνες που διατρέχουν τους. Τα θερμά αέρια από έναν καυστήρα κάτω ρέουν μέσα από τους σωλήνες, όπου ο θερμαινόμενος σωλήνας παράγει αρκετή θερμότητα για να δημιουργήσει ατμό. Οι λέβητες με σωλήνες νερού είναι ακριβώς το αντίθετο, καθώς το νερό τρέχει μέσα από τους σωλήνες, οι οποίοι θερμαίνονται από τις φλόγες που τους περιβάλλουν.
Το αν ένας κατακόρυφος λέβητας χρησιμοποιεί ή όχι έναν πυροσωλήνα ή μια κατασκευή σωλήνα νερού εξαρτάται συνήθως από την εφαρμογή. Οι περισσότερες παραδοσιακές εκτοξεύσεις ατμού και παλαιότερα αυτοκίνητα ατμού χρησιμοποιούσαν λέβητες πυροσωλήνα για την απλότητα και το χαμηλό κόστος των υλικών τους. Το μόνο πρόβλημα είναι ότι όλο το νερό μέσα στο σύστημα πρέπει να θερμανθεί ταυτόχρονα. Αυτό καθιστά την πίεση του κτιρίου μακρά διαδικασία και εγκυμονεί αυξημένο κίνδυνο έκρηξης ατμού. Οι λέβητες σωλήνων νερού, από την άλλη πλευρά, είναι γνωστό ότι θερμαίνουν το νερό πολύ γρήγορα και αποτελεσματικά και απαντώνται συχνότερα σε προηγμένα αυτοκίνητα ατμού και σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Το μειονέκτημα αυτών, ωστόσο, είναι το κόστος των υλικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή τους.
Υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα στους κάθετους λέβητες, ωστόσο στις περισσότερες εφαρμογές, τα πλεονεκτήματα φαίνεται να υπερτερούν των μειονεκτημάτων. Ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα ενός κάθετου λέβητα είναι το συμπαγές μέγεθος – οι οριζόντιοι λέβητες καταλαμβάνουν πολύ περισσότερο χώρο, καθώς τοποθετούνται με τρόπο που καταλαμβάνει μεγάλο μήκος. Σε κατακόρυφο λέβητα, όμως, ολόκληρο το περίβλημα είναι όρθιο. Εξαιτίας αυτού, είναι πολύ πιο συμπαγείς από άποψη μήκους σε σύγκριση με τα οριζόντια προσανατολισμένα αντίστοιχά τους. Μια τέτοια διάταξη τα καθιστά πιο πρακτικά για ατμοκίνητα οχήματα, τα οποία απαιτούν δυνατότητα ελιγμών ή μια πιο συμπαγή μονάδα ατμού. Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι η στάθμη του νερού δεν χρειάζεται να διατηρείται τόσο προσεκτικά, καθώς ο όγκος του νερού που θερμαίνεται βρίσκεται πάντα πάνω από την εστία.
Ανάλογα με τη διάταξη των σωλήνων, ωστόσο, οι κάθετοι λέβητες μπορούν επίσης να έχουν τα μειονεκτήματά τους. Στην περίπτωση των λεβήτων πυροσωλήνα, ένας από αυτούς είναι η απώλεια θερμότητας. Προκειμένου να εξοικονομηθεί χώρος, οι σωλήνες ενός κατακόρυφου λέβητα πρέπει να βραχυνθούν. Αυτό το κάνει έτσι ώστε τα αέρια από τον καυστήρα να μην μπορούν να χρησιμοποιηθούν πλήρως κατά τη διαδικασία θέρμανσης. Ένα άλλο μειονέκτημα είναι ότι η περιοχή θέρμανσης περιορίζεται στο μέγεθος της βάσης του λέβητα, το οποίο μπορεί να περιορίσει την παραγωγή ατμού.