Циклонный теплообменник работает по следующему принципу. Известняк фракции 0—1 мм пневмонасосом подается по трубе 8 в приемный бункер сырья. Шнековый питатель подает сырье в газоход, где оно подхватывается газовым потоком и транспортируется в циклон (первая ступень подогревателя). Сырье подогревается в циклоне до температуры газового потока, отделяется и оседает в его бункере. Затем через уплотнительный клапан известняк поступает в газоход, где подхватывается потоком газов и выносится в циклон. В циклоне материал подогревается до температуры газов (вторая ступень подогревателя), отделяется и через уплотнительный клапан и течку поступает в газоход.

В газоходе сырье подхватывается выходящим из вращающейся печи потоком отходящих газов с температурой 850—900° С и транспортируется в циклон. Здесь материал подогревается во взвешенном состоянии до температуры 800—850°С (третья ступень подогревателя), отделяется в нем и через уплотнительный клапан по течке направляется в печь на обжиг. Газовый поток из второй ступени подогревателя по газоходу поступает в циклон, где он очищается от пыли, и по газоходу направляется на окончательную очистку в электрофильтр. Осевшая в циклоне пылевидная фракция сырья через клапан поступает по течке в газоход и после выделения в циклоне попадает в печь на обжиг.

Таким образом в циклонном теплообменнике известняк прогревается до температуры 800—850° С отходящими печными газами, которые снижают при этом свою температуру с 850—900 до 350—380° С.
Преимуществом циклонных теплообменников является возможность использования их при обжиге пылеобразного сырья, не поддающегося грануляции, отсутствие движущихся частей, простота конструкции, длительный срок службы и высокая тепловая экономичность. Недостаток состоит в повышенном расходе электроэнергии в связи со значительными мощностями тягодутьевых машин.