设置悬浮预热器是为了实现气(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。
旋风预热器是由若干换热单元所组成(早期的旋风预热器为4级，现在一般为级，个别窑型为6级)。每一级换热单元都是由旋风筒及其连接管道所组成。
实际生产中，生料粉进入联接管道后，随即被上升气流所冲散，使其均匀地悬浮于气流中。由于悬浮态时气、固之间的接触面积极大(是回转窑内的几千倍)，对流换热系数也较高(是回转窑内的几十倍)，因此换热速度极快，完成有效换热的时间只需要0.02～0.04s。这样，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连接各个旋风筒的管道中进行。根据国内、外的有关研究成果，每个换热单元可传递热量的80％以上是在连接管道中完成，只有小于20％的传热量是在旋风筒内完成。由此可见，各个旋风筒之间的连接管道在换热方面起着主要作用，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、固相的分离和固相牛料粉的收集。
研究旋风预热器的换热效率，应主要考虑以下三个因素。
(1)粉料在管道内的悬浮状况
生料粉一般都是成股地从加料口加入，向下有个冲力，当遇到向上的气流时，部分粉料会被气流带起，折向上而悬浮于高温气流之中，部分料股中间的料粉将继续向下冲，又被气流冲散、被上升气流带起，也悬浮于高温气流当中。这时，如果有部分粉料未被气流冲散，这部分粉料则不能够悬浮于高温气流之中而会直接落人下级旋风筒内，从而失去了到上级换热单元进一步受热的机会，这必将会大幅度地降低预热器的换热效率。
(2)气、固之间的换热效果
旋风预热器内气、固相之间的悬浮态传热，由于废气温度不是太高，相对来说，辐射换热量不是太大，因此，以对流换热为主。
(3)气、固之间的分离程度
气、固相的分离效率如果不高，不仅会增加最上一级旋风筒出口废气中的含尘浓度，因而增加后面收尘器的负担，而且也会降低各级换热单元的传热效率，从而大幅度地降低整个旋风预热器系统的换热效率。
预热器的温度(主要指设置在设备壁面的热偶测试出的温度)，从第一级预热器到第五级预热器依次为：不高于450℃、650℃、750℃、900℃、1100℃。
在这样的煅烧温度下，煅烧物料基本没有液相出现，基本上不存在结块和烧结。加之系统的热工状态比较稳定，因而预热器中的耐火材料的配置不需过高的耐火度，无需太高的强度；由于预热器位于整个热气流的尾端，温度变化的频度和幅度较小，因此无需过高的热震稳定性。
由于预热器为静止设备，可用较大的设备外壳，容纳较多的耐火材料，因此可选用热导率较低的保温材料，降低设备外壳温度，达到节能的目的。由于部分预热器和分解炉形状较复杂，可选用在成型功能上较灵活的现场成型的耐火浇注料。
在800～1200℃范围内是碱金属氧化物发生冷凝沉积的温度带，因此在碱含量较高的原、燃材料下，预热器在很大范围内，耐火材料在受到热侵蚀的同时，也要经受得住碱金属氧化物的化学侵蚀。
预热器内耐火材料结构按两层材料配置，外层为热导率低，强度也较低的保温材料，工作面为有一定强度且能够较好抵抗碱性物质侵蚀的耐火材料。形状复杂处，多采用耐火浇注料。大面积直墙由于冷热交变的作用，易坍塌，应考虑锚固措施。其他部位多采用耐火砖直接砌筑。对于一、二级预热器，可采用黏土质耐碱耐火材料，以降低成本和提高保温效果；对三级以下的预热器，应考虑耐火度为1100℃以上的耐碱材料。对于耐火材料强度的要求，取决于气流的速度，气流速度较高处，采用较高强度的耐火材料。
在碱含量达到一定数量并有可能逐步富集的部位，如四、五级预热器，应在满足较高耐火度的前提下，考虑采用耐碱的材料。
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