工业循环水中含有各种杂质，包括各种矿物质、无机盐和微生物。由于水在换热器内不断蒸发、浓缩，水中的杂质会发生各种物理和化学变化。其中的盐类达到饱和之后，随着热量的传递，温度的升高，会陆续有结晶析出。水中碳酸盐易受热分解，形成难溶的碳酸盐沉淀（水垢）。碳酸盐的溶解度随温度的升高而下降。同时，由于换热面温度高于水温，盐类在换热面附近溶解度发生显著下降，析出的晶体聚结在换热面的主要受热面上，温度越高的地方，水垢聚结的越密集、越坚固。

   在水循环系统中，由于水中溶有各种矿物质，如钙和镁的硫酸盐和重碳酸盐。它们溶解于水时，将以Ca2+、Mg2+及SO42−和HCO3−、CO32− 的状态长时间在系统管路中流动。在用水设备管道与大地相连的状态下，由于设备接地呈负极性，于是正离子（Ca 2+ 、Mg2+）将受器壁吸引而产生附壁效应，负离子（如SO42−、HCO3-、CO32-等），又将和固定在器壁上的正离子结合，产生难溶性的碳酸盐沉淀而形成水垢。通常情况下，新鲜的水中含有Ca2+，Mg2+，HCO3−，SO42-等。含有Ca( HCO3) 2 、Mg ( HCO3) 2的硬水在加热或煮沸时，会发生下列化学变化：

                        Ca ( HCO3)2→ CaCO3 ↓ + CO2 ↑ +H2 O

                        Mg ( HCO3)2→ MgCO3 ↓ + CO2 ↑ +H2 O

分解产生的不溶性碳酸盐沉淀就是水垢的成分，而且大多数水垢的成分是以碳酸钙为主。常温常压下,碳酸钙有6 种已知的结构形式,即无定形碳酸钙、单水碳酸钙、六水碳酸钙、球霰石(Vaterite)、霰石(Aragonite又称文石)和方解石(Calcite)。其能量依顺序降低，稳定性增加，越加致密、坚硬。碳酸钙晶体主要分为两种结构：方解石和霰石（文石）。其中方解石型结构最致密、坚硬，易吸附于金属壁上。水垢一旦形成，导热性极差,会导致受热面传热受阻,浪费燃料或电力，从而带来系列经济损失，甚至导致安全事故。