水冷壁作为蒸发受热面，传热效率高，可节省大量钢材，而被现代锅炉广泛采用。对于同一种燃料，容积热强度相同时，炉膛的体积与锅炉的容量成正比。但布置水冷壁的炉墙表面积只与炉膛体积的次方成正比。也就是说，随着锅炉容量的增加，炉墙表面积相对减少，布置不下所需要的水冷壁。虽然可以采用沸腾式省煤器代替一部分水冷壁，但是省煤器处的烟气温度较低，作为蒸发受热面，钢材利用率不高。而且当锅炉容量进一步增加后，采用沸腾式省煤器仍然不能满足要求。在炉膛中增设一排水冷壁，将炉膛分为两个燃烧室。该水冷壁两面受热，故称双面水冷壁。

容量更大的锅炉，由于采用更高的压力，给水需要吸收更多的热量才能达到沸腾温度，省煤器吸收的热量，不足以将给水加热至沸腾，给水进入汽包时是欠热的。这样，水冷壁的一部分吸收炉膛的辐射热，用来进一步提高水温至沸腾温度，故称之为水冷壁管的省煤段或辐射式省煤器。增加一排双面水冷壁，蒸发受热面仍感不足时，可采用两个双面水冷壁，将炉膛分为四个燃烧室。