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當被燒成的石灰從離開了火焰或火焰的輻射區域開始，它便開始進入到了冷卻階段。也就是說，在回轉窯的煅燒系統內，對實際意義上冷卻階段的區域劃分，應該是指火焰高溫對物料輻射終了時的位置。即物料移動到了燒嘴的下方時。這時，石灰顆粒的換熱方式已經從吸熱變成了散熱。
高熱的石灰顆粒進入冷卻器后，在二次風的穿透作用下進行散熱換熱轉換，被強制冷卻至100℃以下。而散出的熱量加熱了二次風（助燃空氣），入窯后，有利于幫助燃料燃燒。
石灰熟料在冷卻器內的冷卻過程一般在40分鐘左右完成，其主要目的在于實現活性石灰“急冷”的特性要求。
總之，在帶豎式預熱器和豎式冷卻器的回轉窯的煅燒系統中，預熱、煅燒（燒成）、冷卻三者之間的關系始終是處在相互影響、相互制約又相互依賴中進行的。物料在預熱器內被預熱的同時，要求有25%左右的分解率，這是完成煅燒的基礎。物料在回轉窯內通過良好的煅燒環境煅燒出質量優質的石灰產品，是產出合格產的手段。而物料在冷卻器內完成了急冷降溫，實現了產出產品的目的。
石灰熟料與二次風通過充分地熱量交換，有利于幫助燃料充分燃燒，達到提高燃燒質量和熱效率的目的。而良好的煅燒環境還有利于穩定預熱器溫度、窯尾溫度和回轉窯煅燒系統內的通風環境。
