含有硬度的水若不经过处理就进入锅炉，运行一段时间后，锅炉水侧受热面上就会牢固地附着一些固体沉积物，这种现象称为结垢。受热面上黏附着的固体沉积物就称为水垢。在一定条件下，固体沉淀物也会在锅水中析出，呈松散的悬浮状，称为水渣。水渣可随排污除去，但如果排污不及时，部分水渣也会在受热面上或水流流动滞缓的部位沉积下来而转化成水垢(通常称之为“二次水垢”)。
锅炉结垢的原因，首先是给水中含有钙镁硬度或铁离子，硅含量过高；同时又由于锅炉的高温高压特殊条件。水垢形成的主要过程为：
1、受热分解
在高温高压下，原来溶于水的某些钙、镁盐类(如碳酸氢盐)受热分解，变成难溶物质而析出沉淀。
2、溶解度降低
在高温高压下，有些盐类(如硫酸钙、硅酸盐等)物质的溶解度随温度升高而大大降低，达到一定程度后，便会析出沉淀。
3、锅水蒸发、浓缩
在高温高压下，锅水中盐类物质的浓度将随蒸发浓缩而不断增大，当达到过饱和时，就会在受热面上析出沉淀。
4、相互反应及转化
给水中原来溶解度较大的盐类，在运行中与其他盐类相互反应，生成了难溶的沉淀物质。如果反应在受热面上发生，就直接形成了水垢；如果反应在锅水中发生，则形成水渣。而水渣中有些是具有黏性的，当未被及时排污除去时，就会转化成水垢。另外，有些腐蚀产物附着在受热面上，也往往易转化成金属氧化物水垢。
上述这些析出的沉淀物质黏结在锅炉受热面上就形成了水垢，温度越高的部位，越易形成坚硬的水垢。