由于自然循環(huán)鍋爐的循環(huán)倍率K較高，中壓鍋爐K為20~22,高壓鍋爐尺為8~10,超高壓鍋爐K為6?8,所以，雖然自然循環(huán)鍋爐采用直徑較大的管子，如中壓鍋爐為φ60X3mm或φ60x3.5mm,高壓鍋爐為φ60X5mm,超高壓鍋爐為φ60X6mm或#60X6.5mm,而且所有水冷壁管均是并列在上下聯(lián)箱之間，水冷壁管的流通截面很大，但由于通過水冷壁管的流量為K倍額定蒸發(fā)量，所以，仍然可以確保水冷壁管內(nèi)汽水混合物具有較高的流速，使水冷壁管得到良好的冷卻。

自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)是在下降管內(nèi)的水與水冷壁管內(nèi)汽水混合物的密度差形成的循環(huán)壓頭推動下進行的。由于循環(huán)壓頭較小，為了使自然循環(huán)鍋爐水冷壁管內(nèi)的汽水混合物維持較高的流速，應(yīng)減小循環(huán)回路的流動阻力，除采用大直徑下降管外，水冷壁使用較大直徑的管子是降低循環(huán)回路阻力的有效措施。

直流鍋爐的給水依次通過省煤器、水冷壁和過熱器，對水冷壁管而言，直流鍋爐的循環(huán)倍率K等于1。如果直流鍋爐的水冷壁仍采用直徑較大的管子，則由于水冷壁管的總截面很大，而通過水冷壁管的水流量僅為鍋爐的蒸發(fā)量，水冷壁管內(nèi)的汽水混合物流速較低，而且在水冷壁管傾角不大的部分還容易出現(xiàn)汽水分層，水冷壁管因得不到良好冷卻而過熱損壞。即使是采取將幾個循環(huán)回路串聯(lián)或采取減少水冷壁管根數(shù)增加長度的方法，采用與自然循環(huán)鍋爐相同的水冷壁管徑，其截面積仍然偏大。

同時直流鍋爐的工作特點，就決定了在水冷壁管的末端必然會出現(xiàn)因汽水混合物中蒸汽干度太高而形成的第二類膜態(tài)沸騰，使水冷壁管的壁溫迅速升高。為了降低出現(xiàn)第二類膜態(tài)沸騰部分水冷壁管的壁溫，除水冷壁管采用許用溫度較高的材質(zhì)外，還采用內(nèi)螺紋管和提高水冷壁管內(nèi)汽水混合物的流速等措施。采用直徑很小的管子作直流鍋爐的水冷壁管，因流通面積與管內(nèi)徑的平方成正比，所以，可以大大降低水冷壁管的截面積，有效地提高水冷壁管內(nèi)汽水混合物的流速，從而保證了水冷壁管的安全。直流鍋爐的水冷壁管通常采用φ22X3.5mm,φ32X4mm或φ38X4.5mm的管子。在布置水冷壁管的爐墻面積和水冷壁管節(jié)距相同的情況下，水冷壁的外表面積與直徑無關(guān)，所以，直流鍋爐采用小管徑水冷壁不會降低水冷壁的吸熱量。

由于在工作壓力相同的情況，水冷壁管的壁厚與管徑成正比，所以，直流鍋爐采用小管徑水冷壁可以降低鍋爐金屬消耗量。這也是直流鍋爐比汽包鍋爐金屬消耗量低的主要原因之一。

雖然采用小管徑水冷壁后，水冷壁管的流動阻力增加，但由于水或汽水混合物在水冷壁管內(nèi)是強迫流動，水冷壁管內(nèi)水或汽水混合物的流速和水冷壁管的冷卻可以得到保證。

直流鍋爐采用小管徑水冷壁后因流動阻力增加，使得給水泵的耗電量上升，這也是直流鍋爐比自然循環(huán)鍋爐給水泵耗電量大的主要原因。