由于自然循環鍋爐的循環倍率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倍額定蒸發量，所以，仍然可以確保水冷壁管內汽水混合物具有較高的流速，使水冷壁管得到良好的冷卻。

自然循環鍋爐的水循環是在下降管內的水與水冷壁管內汽水混合物的密度差形成的循環壓頭推動下進行的。由于循環壓頭較小，為了使自然循環鍋爐水冷壁管內的汽水混合物維持較高的流速，應減小循環回路的流動阻力，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量，水冷壁管內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回路串聯或采取減少水冷壁管根數增加長度的方法，采用與自然循環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因汽水混合物中蒸汽干度太高而形成的第二類膜態沸騰，使水冷壁管的壁溫迅速升高。為了降低出現第二類膜態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外，還采用內螺紋管和提高水冷壁管內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距相同的情況下，水冷壁的外表面積與直徑無關，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是強迫流動，水冷壁管內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鍋爐給水泵耗電量大的主要原因。