หม้อไอน้ำแนวตั้งเป็นหม้อไอน้ำแบบท่อไฟหรือท่อน้ำ ชนิดหนึ่ง โดยตัวถังหม้อไอน้ำจะวางในแนวตั้ง แทนที่จะเป็นแนวนอนซึ่งพบได้ทั่วไป หม้อไอน้ำแนวตั้งถูกนำมาใช้ในยานพาหนะ ที่ขับเคลื่อนด้วยไอน้ำและเครื่องจักรเคลื่อนที่อื่นๆ หลากหลายประเภท รวมถึงหัวรถจักรไอน้ำ รุ่นแรกๆ ด้วย

มีการจัดเรียงท่อหลายรูปแบบ ตัวอย่างเช่น:

ท่อไฟ

• หม้อไอน้ำแบบท่อไฟแนวตั้ง
• หม้อไอน้ำแนวตั้งที่มีท่อไฟแนวนอน

ท่อน้ำ

• หม้อไอน้ำแบบท่อขวางแนวตั้ง
• หม้อไอน้ำแบบท่อสนาม
• หม้อไอน้ำแบบท่อปลอกนิ้ว
• หม้อไอน้ำแบบท่อน้ำเกลียว

ข้อดีหลักของหม้อไอน้ำแบบแนวตั้งมีดังนี้:

• ขนาดกะทัดรัด – ในกรณีที่ข้อจำกัดด้านความกว้างและความยาวมีความสำคัญ การใช้หม้อไอน้ำแบบแนวตั้งช่วยให้สามารถออกแบบเครื่องจักรที่มีขนาดเล็กกว่าได้
• ความคลาดเคลื่อนของระดับน้ำ – ระดับน้ำในหม้อไอน้ำแนวนอนต้องคงอยู่เหนือส่วนบนสุดของห้องเผาไหม้ตลอดเวลา มิฉะนั้นแผ่นปิดส่วนบนสุดอาจร้อนจัดและโก่งงอ ทำให้เกิดการระเบิดของหม้อไอน้ำได้ สำหรับการใช้งานในยานพาหนะที่คาดว่าจะวิ่งขึ้นเนิน เช่น หัวรถจักรหรือรถบรรทุกไอน้ำการรักษาระดับน้ำที่ถูกต้องเมื่อตัวยานพาหนะไม่ราบเรียบเป็นงานที่ต้องใช้ทักษะ และเป็นงานที่ใช้เวลาของคนควบคุมหม้อไอน้ำมาก ในหม้อไอน้ำแนวตั้ง น้ำทั้งหมดจะอยู่ด้านบนของห้องเผาไหม้ และระดับน้ำในหม้อไอน้ำจะต้องต่ำมากก่อนที่ความลาดชันจะก่อให้เกิดความเสี่ยงโดยการทำให้ส่วนบนของห้องเผาไหม้เปิดออก
• การบำรุงรักษาหลักทำได้ง่ายกว่า – หม้อไอน้ำแบบแนวตั้งมักติดตั้งอยู่บนโครงของตัวรถ ทำให้เปลี่ยนได้ง่าย ส่วนหม้อไอน้ำแบบแนวนอน เช่นที่ใช้ในหัวรถจักรและเครื่องจักรลากจูงของ รถไฟ เป็นส่วนหนึ่งของตัวรถอย่างสมบูรณ์ – ตัวรถถูกสร้างขึ้นโดยมีหม้อไอน้ำเป็นศูนย์กลาง – ดังนั้นการเปลี่ยนจึงต้องถอดชิ้นส่วนรถทั้งหมด

ข้อเสียหลักของหม้อไอน้ำแบบแนวตั้ง ได้แก่:

• ขนาด – ข้อดีของการใช้พื้นที่น้อยนั้นถูกลดทอนลงด้วยความสูงที่มากขึ้น^{[ 1 ]}การมีสะพานข้ามจำกัดความสูงของยานพาหนะไอน้ำ และในทางกลับกันก็จำกัดขนาด (และด้วยเหตุนี้การผลิตไอน้ำ) ของหม้อไอน้ำ^{[ 2 ]}
• พื้นที่ตะแกรง – พื้นที่นี้จำกัดตามขนาดของหม้อไอน้ำ จึงจำกัดปริมาณไอน้ำที่สามารถผลิตได้^{[ 2 ]}
• ท่อสั้น – ท่อหม้อไอน้ำต้องสั้นเพื่อลดความสูง ส่งผลให้ความร้อนที่มีอยู่ส่วนใหญ่สูญเสียไปทางปล่องไฟ เนื่องจากมีเวลาน้อยเกินไปที่จะทำให้ท่อร้อน^{[ 2 ]}
• ตะกอน – ตะกอนอาจตกตะกอนบนแผ่นท่อด้านล่าง (แผ่นที่อยู่เหนือเตาเผา) ทำให้ความร้อนไม่สามารถส่งผ่านไปยังน้ำได้ และทำให้แผ่นนั้นไหม้ได้^{[ 2 ]}

ผู้ผลิตหลายรายผลิตหัวรถจักรไอน้ำแบบหม้อไอน้ำแนวตั้งจำนวนมาก โดยที่โดดเด่นในจำนวนนี้ได้แก่:

• บริษัท Alexander Chaplin & Co.แห่งเมืองกลาสโกว์ ซึ่งผลิตผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมที่ขับเคลื่อนด้วยไอน้ำหลากหลายประเภท ได้แก่ เครนไอน้ำ เครื่องยก รถจักรไอน้ำ เครื่องสูบน้ำและเครื่องกว้าน เครื่องยนต์บนดาดฟ้าเรือ และเครื่องกลั่นน้ำทะเล ระหว่างปี ค.ศ. 1860 ถึง 1899 บริษัทได้ส่งมอบรถจักรไอน้ำหม้อไอน้ำแนวตั้งจำนวน 135 คัน ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับEast London Harbour 0-4-0VBให้แก่ลูกค้าทั่วโลก^{[ 3 ]}
• เดอ วินตันแห่งคาร์นาร์ฟอนซึ่งผลิต หัวรถจักร รางแคบ อย่างน้อย 34 ^คันส่วนใหญ่ใช้ในเหมืองหินชนวนของเวลส์ [ ^{4 ]}
• โรงงาน Sentinel Waggon Worksแห่งเมืองชรูว์สเบอรี ผลิต รถจักรสำหรับสับเปลี่ยนขบวนจำนวนมากโดยใช้หม้อไอน้ำแนวตั้งแรงดันสูง รถ จักรเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้ในทางรถไฟอุตสาหกรรมในสหราชอาณาจักร
• บริษัท Société anonyme John Cockerillผลิตหัวรถจักรสับเปลี่ยนรางมาตรฐานจำนวน 891 คัน ระหว่างปี พ.ศ. 2400 ถึง พ.ศ. 2485 โดยใช้การออกแบบมาตรฐานที่มีห้าขนาด^{[ 5 ]}

นอกจากนี้ โรงงานSentinel Waggon Works ยังผลิตรถบรรทุกบนถนน ( รถบรรทุกไอน้ำ ) หลายรุ่นโดยใช้หม้อไอน้ำแนวตั้งแรงดันสูง เป็นพื้นฐาน

บริษัทBest Manufacturing Companyแห่งเมืองซานเลอันโดรรัฐแคลิฟอร์เนีย ผลิต รถแทรกเตอร์ไอน้ำหลายรุ่นที่ใช้หม้อไอน้ำแบบแนวตั้ง

รถ บดถนนพลังไอน้ำบางแบบได้รับการออกแบบแตกต่างจากเครื่องยนต์ลากจูงแบบดั้งเดิมที่มีหม้อไอน้ำแนวนอนและเครื่องยนต์ติดตั้งอยู่ด้านบน รถบดถนนแบบหม้อไอน้ำแนวตั้งถูกสร้างขึ้นบนโครงตัวถังแบบคานเหล็กที่แข็งแรง โดยติดตั้งหม้อไอน้ำไว้ต่ำระหว่างลูกกลิ้งด้านหน้าและด้านหลัง การออกแบบเช่นนี้ไม่เป็นที่นิยมในสหราชอาณาจักร

รถลากไอน้ำแบบดั้งเดิม(ซึ่งเป็นเครื่องกว้านเคลื่อนที่ที่ใช้ในอุตสาหกรรมตัดไม้) ผสมผสานหม้อไอน้ำแนวตั้งเข้ากับเครื่องยนต์ไอน้ำบนฐานที่แข็งแรงซึ่งติดตั้งล้อเลื่อนเพื่อความสะดวกในการเคลื่อนย้าย เนื่องจากพื้นที่ที่จะต้องเดินทางผ่านนั้นขรุขระและไม่ค่อยราบเรียบ การออกแบบหม้อไอน้ำแนวตั้งที่ทนต่อระดับน้ำจึงเป็นทางเลือกที่เหมาะสมอย่างยิ่ง

เครื่องจักรกลก่อสร้าง เช่นเครนไอน้ำและรถขุดไอน้ำใช้หม้อไอน้ำแบบแนวตั้งได้อย่างมีประสิทธิภาพ บนฐานหมุน น้ำหนักของหม้อไอน้ำจะช่วยถ่วงดุลน้ำหนักที่แขวนอยู่จากบุ้งกี๋รถขุดหรือแขนเครน ซึ่งติดตั้งอยู่ด้านตรงข้ามของจุดหมุนจากหม้อไอน้ำ ขนาดที่กะทัดรัดของหม้อไอน้ำช่วยให้สามารถออกแบบให้มีขนาดเล็กกว่าแบบแนวนอนได้ จึงสามารถใช้งานในพื้นที่ก่อสร้างขนาดเล็กได้ ความสูงที่เพิ่มขึ้นของหม้อไอน้ำแบบแนวตั้งจึงไม่สำคัญมากนักสำหรับเครื่องจักรที่มีความสูงโดยทั่วไปเช่นนี้

เรือกลไฟบางลำโดยเฉพาะเรือขนาดเล็ก เช่น เรือล่องแม่น้ำ ถูกออกแบบโดยใช้หม้อไอน้ำแนวตั้ง เนื่องจากหม้อไอน้ำมีขนาดเล็ก จึงทำให้สามารถออกแบบเรือให้มีขนาดเล็กและประหยัดพื้นที่ได้มากขึ้น โดยใช้พื้นที่สำหรับระบบขับเคลื่อนน้อยลง และเน้นการบรรทุกสินค้ามากกว่าการบรรทุกสัมภาระ

หม้อไอน้ำ แบบแนวตั้ง เช่นหม้อไอน้ำ Cochran เป็นโซลูชัน แบบ ครบวงจร ที่มีขนาดกะทัดรัดและมีประโยชน์สำหรับการใช้งานแบบอยู่กับที่หลายประเภท รวมถึงการทำความร้อนในกระบวนการผลิตและการทำความร้อนในพื้นที่อยู่อาศัย