一般，水冷壁管敷设在锅炉炉墙四周，但大容量锅炉经常将部分水冷壁管布置在炉膛中间。水冷壁管的主要作用如下：
(1)保护炉墙，减少炉膛内高温的烟气和炉渣对炉墙的浸蚀破坏作用。装设水冷壁后，锅炉炉墙内壁温度和炉膛的烟气温度都大大降低，有效地防止了炉墙和受热面结渣，同时还可减小炉墙厚度及减轻炉墙的重量。现代大型锅炉，采用炉墙与水冷壁管共同组成敷管式或管上炉墙，即利用水冷壁管悬吊的炉墙。
(2)炉膛内的高温火焰对水冷壁管的导热，主要是辐射传热。辐射传热强度与燃气绝对温度的四次方成正比。由于炉膛内的燃气温度很高，所以，水冷壁管在炉膛内吸收辐射传热很强烈，是锅炉的主要蒸发受热面。
对高压和超高压锅炉，在炉膛顶部常布置辐射过热器；对直流锅炉，一部分预热受热面(相当于省煤器)和过热受热面(相当于过热器)常布置在水冷壁中；而超临界直流锅炉，因为没有蒸发受热面，水冷壁则只用于加热给水和过热蒸汽。
