碳酸鈣大部分被分解后的生料在回轉窯內煅燒生成熟料。窯頭一把火由鼓風機提供的一次空氣與煤粉先進行混合并自窯頭通過三通道(或四通道)噴煤管一起噴入窯內，形成噴射流股，煤粉顆粒懸浮在流股之中，一方面燃燒，一方面隨氣流運動，通過冷卻機被熟料預熱后的二次空氣，在窯尾排風機的抽引下，由窯頭進入窯內，擴散包圍在射流周圍，在流股邊緣渦流帶動下，逐步進入燃燒的流股之中，參與燃燒，形成一定形狀的火焰。
煤粉顆粒在回轉窯內的燃燒過程與一般燃燒過程相似，入窯后先被干燥，排除水分，隨著溫度的升高，揮發分開始逸出，并在顆粒周圍形成一層氣薄膜，這一過程成為干燥、預熱階段，當溫度繼續升高，達到揮發分的燃點后，揮發分開始燃燒并形成可見的火焰，在揮發分沒有燃燒完以前，焦炭顆粒被揮發分和燃燒產物的其他膜所包圍，無法與氧氣接觸，因而無法燃燒，只能進行焦化，待揮發分燃盡后，空氣中的氧氣才能擴散到焦炭顆粒表面，進行煤粉燃燒的主要反應——炭粒的燃燒。
先是炭粒表面生產CO，并以氣相的形式圍繞在顆粒周圍，在遇到空氣中的氧氣是燃燒生成二氧化碳。形成一薄層反應區，放出熱量生成的二氧化碳氣體又向顆粒表面擴散，離開表面的成為燃燒產物，被排走：而由顆粒內部向著表面擴散的二氧化碳又通過反應還原成一氧化碳，因此，實際上在炭粒表面的氧氣是很少的，特別是處在流股中心部位的顆粒，很難與氧氣接觸，影響其燃燒速度。因此，若要加快燃燒速度，應當設法增加炭粒表面氧的濃度。因為在較高溫度下，燃燒速度主要決定于擴散速度的大小。
影響氣體向內部擴散的主要因素有兩點：一是顆粒表面氣體的壓力與流速，表面氣壓大、流速快，則容易向內擴散；二是焦炭顆粒的透氣性，揮發分燃燒后的焦炭顆粒是多孔的，這些孔的存在引起了炭粒表面的增加，特別是穿透性的氣孔，更能使氧氣進入顆粒的內部。
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