一个换热单元必须同时具备以下三个 功能：
第一，生料粉在废气中的分散与悬浮； 第二，气、固相之间的换热； 第三，气、固相的分离,气流被排走，
生料粉被收集。
旋风预热器的工作原理是：生料粉进入联 接管道后，随即便被上升气流所冲散，使其均 匀悬浮于气流中。由于悬浮态时气固之间的接 触面积极大，对流换热系数较高，因此换热速 度极快，完成有效换热只需要0.02 ~ 0.04s。当 气料流到达旋风筒时，气固之间的温度差已经 很小，所以气固之间的换热主要是在联接各个 旋风筒的联接管道中进行，所以有人干脆将其 称为“换热管道”。而旋风筒的主要功能则是 完成气固相的分离和固相生料粉的收集。
二次空气和三次空气的预热温度不受 限制，温度越高越好；而一次空气不允许 被预热，否则温度较高的一次风会使煤粉 中的挥发份在喷煤管中提前逸出，从而可 能造成煤粉爆炸。因此，二次风的比例越 多越好，即在能够保证一次风携带煤粉并 以一定的动量喷入回转窑内的前提下，一
次风的比例越低越好。此外，出窑废气 （简称：窑气）、出炉废气（简称：炉气）
当然，除了这两个技术性能指 标以外，关于水泥回转窑系统的技 术性能指标还有其他若干个，参见 教材的第2.1.2节；关于熟料冷却 机的几个重要性能的定义与解释参 见教材的第2.5.1节。
2.2 悬浮预热器
悬浮预热是为了实现气（废气）、固 （生料粉）之间的高效换热，从而达到提 高生料温度，降低排出废气温度的目的。
水泥是一种细磨材料，它加入适量 水后，成为塑性浆体，这种浆体是既能 在空气中硬化，又能在水中硬化（硬化 后要达到一定的强度），并能把砂、石 等材料牢固地胶结在一起的而且具有其 他一些性能的水硬性胶凝材料。
水泥生产要经过“二磨一烧” （即生料磨、水泥窑和水泥磨）， 其中，水泥窑系统是将水泥生料在 高温下烧成为水泥熟料的热工设备， 是水泥生产中一个极为重要的关键 环节。
悬浮预热器曾经有旋风预热器和 立筒预热器之分。立筒预热器已经淘 汰。因此，关于悬浮预热器只介绍旋 风预热器。
2.2.1 旋风预热器的工作原理
旋风预热器是由若干级换热单元所组 成（参见教材的图2.1、图2.2，早期的旋 风预热器为4级，现在一般为5级，个别窑 型为6级）。每一级换热单元都是由旋风筒 及其联接管道所构成，参见教材的图2.4。
这样依次类推，生料粉依次通过 各级旋风筒及其联接管道。生料粉每 与上升的气流接触一次，就经过一次 剧烈的热交换，从而生料粉被一次一 次地预热升温，废气则被一次一次地 冷却降温，从而达到回收废气余热来 预热生料。当生料达到一定温度，会 发生一定程度的碳酸盐分解（小部分 分解，因为废气的热焓不足以使其发 生大量分解）。
第一，生料粉从第1级旋风筒和第2级旋 风筒之间的联接管道加入，加入的生料进入 联接管道内后马上被分散在上升气流中，从 而被携带到第1级旋风筒（简称C1，C是 Cyclone的第一个字母，1代表第1级旋风筒） 内，在旋风筒内利用离心力的作用进行气固 分离后，废气被排走，而生料粉被再一次加 到C2和C3之间的联接管道内，然后再一次被 携带到C2内进行气固分离。
旋风筒的工作原理是：气流携带生料粉 以切线方向、高速进入旋风筒，从而被迫在 圆筒体与排气管之间的圆环柱内呈旋转运动， 而且是一边旋转，一边向下运动，从圆筒体 到锥体，一直延伸到锥体的端部，并反射旋 转向上，最后气流从排气管排出。向下旋转 的气流为外旋流，向上旋转的气流为内旋流。 旋转运动使粉料受到离心力，由于粉料的密 度大，在离心力作用下，粉料向边壁运动并 沿边壁下滑后经锥体端部排出，从而完成气
第二，来自煤磨的煤粉被分成 二部分，小部分煤粉（大约45% ~ 30%）被送到窑头喷入回转窑内燃 烧，燃烧后产生的高温烟气供给回 转窑内煅烧水泥熟料所用；大部分 煤粉（大约55% ~ 70%）被气力输 送到分解炉内燃烧，以供给预热生 料中碳酸钙分解所需的大量热量。
第三，燃料燃烧所需的助燃空气被分成三部 分，第一部分来自窑头的鼓风机，称为：一次空 气（或称：一次风）。一次风主要作用是：携带 从窑头煤粉仓下来的煤粉经喷煤管高速喷入回转 窑内高效燃烧来保持喷出火焰有一定的“刚度” （平、顺、直）；另外两个部分助燃空气来自熟 料冷却机内的预热空气，分别称为：二次空气 （或称：二次风）和三次空气（或称：三次风）。 二次风从窑头进入回转窑内成为窑头煤粉燃烧的 主要助燃空气（另外少量的助燃空气是一次风）。 三次风通过专门设立的三次风管进入分解炉成为 分解炉内煤粉燃烧所需的主要助燃空气。
新型干法水泥回转窑回转 窑系统叫做SP窑，有分解炉的新型干 法水泥回转窑系统叫做NSP窑，在一些 欧美国家也将NSP窑称为PC窑，即预分 解窑。
2.1.1 系统简介 窑外分解窑的原理图
窑外分解窑的效果图
窑外分解窑的立体图
该系统的工作原理为： （分别从料、煤、风的角度论述） （以5级预热为例）
一起又到悬浮预热器内逐级预热生料。
2.1.2 新型干法水泥回转窑系统 的几个重要性能指标
对于新型干法水泥回转窑系统，在保证其 能够生产出质量合格的水泥熟料这一前提下， 有两个主要的评价指标尤为重要：一是产量， 二是热耗。所以，评价一个新型干法水泥回转 窑系统是否达标（达到设计指标）；主要是看 这两个指标，即产量是否达标（产量是否高于 设计产量；热耗是否达标（热耗是否低于设计 热耗）。
2 新型干法 水泥回转窑系统
新型干法水泥回转窑系统是以悬 浮预热技术和窑外分解技术为核心， 以NSP窑（或称：PC窑）为主导的水泥 熟料烧成系统。
在本章将主要学习以下内容： (1)该系统流程及其几个重要性能指标 (2)旋风预热器 (3)分解炉 (4)回转窑 (5)冷却机 (6)煤粉燃烧器（喷煤管） (7)均衡稳定操作与防止异常操作现象 (8)水泥窑用耐火材料
出C4的预热生料进入分解炉，在分解 炉内完成大部分碳酸钙的分解，分解反 应所需热量来自于分解炉内的燃料燃烧。 分解后的生料与废气再一起进入C5内， 经C5完成气固分离后，生料入回转窑内 煅烧，再经过一系列物理化学反应后， 最终烧成为水泥熟料。出窑后熟料再经 过冷却机冷却后被送到熟料库内。熟料、 石膏、混合材按一定比例在水泥磨内混 合粉磨后就成为水泥。