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当被烧成的石灰从离开了火焰或火焰的辐射区域开始，它便开始进入到了冷却阶段。也就是说，在回转窑的煅烧系统内，对实际意义上冷却阶段的区域划分，应该是指火焰高温对物料辐射终了时的位置。即物料移动到了烧嘴的下方时。这时，石灰颗粒的换热方式已经从吸热变成了散热。
高热的石灰颗粒进入冷却器后，在二次风的穿透作用下进行散热换热转换，被强制冷却至100℃以下。而散出的热量加热了二次风（助燃空气），入窑后，有利于帮助燃料燃烧。
石灰熟料在冷却器内的冷却过程一般在40分钟左右完成，其主要目的在于实现活性石灰“急冷”的特性要求。
总之，在带竖式预热器和竖式冷却器的回转窑的煅烧系统中，预热、煅烧（烧成）、冷却三者之间的关系始终是处在相互影响、相互制约又相互依赖中进行的。物料在预热器内被预热的同时，要求有25%左右的分解率，这是完成煅烧的基础。物料在回转窑内通过良好的煅烧环境煅烧出质量优质的石灰产品，是产出合格产的手段。而物料在冷却器内完成了急冷降温，实现了产出产品的目的。
石灰熟料与二次风通过充分地热量交换，有利于帮助燃料充分燃烧，达到提高燃烧质量和热效率的目的。而良好的煅烧环境还有利于稳定预热器温度、窑尾温度和回转窑煅烧系统内的通风环境。