锅炉运行过程中产生的废气种类与燃料类型、燃烧方式、净化工艺直接相关，不同燃料燃烧释放的污染物组分存在明显差异，是工业废气治理的重点关注对象。
燃煤锅炉是废气排放种类最多的锅炉类型，核心废气包括颗粒物（烟尘）、二氧化硫、氮氧化物，这三类也是我国大气污染物管控的主要指标。煤炭中含有的灰分在高温燃烧后会形成细小的烟尘颗粒，未经过滤直接排放会造成颗粒物污染；煤炭中的硫元素与氧气反应生成二氧化硫，是形成酸雨的主要前体物；高温燃烧环境下，空气中的氮气与氧气反应，或燃料中含氮化合物分解，会生成一氧化氮、二氧化氮等氮氧化物，不仅会引发光化学烟雾，还会对人体呼吸道造成损伤。
燃气锅炉以天然气为主要燃料，废气排放量相对较低，但仍会产生氮氧化物、少量二氧化硫以及二氧化碳。天然气中含有的微量硫化物燃烧后会生成二氧化硫，而燃烧过程的高温条件依旧会催生氮氧化物生成，其中低氮燃烧技术就是针对燃气锅炉氮氧化物减排研发的关键工艺。此外，燃气锅炉燃烧不充分时还会产生一氧化碳、未完全燃烧的碳氢化合物等污染物。
燃油锅炉的废气组分介于燃煤与燃气锅炉之间，主要包括二氧化硫、氮氧化物、颗粒物，以及不完全燃烧产生的一氧化碳、多环芳烃等有机污染物。重油、渣油等重质燃油燃烧时，还可能释放出钒、镍等金属氧化物颗粒物。
除了燃料燃烧直接产生的废气，部分特殊用途锅炉还可能因加工物料逸散产生额外废气，比如垃圾焚烧锅炉会产生二噁英、氯化氢等有害废气，生物质锅炉则会排放少量焦油、酚类等有机废气。这些废气若未经有效处理直接排放，会对大气环境和人体健康造成多重危害，因此需要根据废气组分匹配对应的脱硫、脱硝、除尘、脱酸等净化工艺，确保达标排放。