回轉窯中可以應用氣體、液體和固體（粉狀）燃料。在目前應用較為廣泛的仍為粉狀燃料-煤粉，在某些回轉窯也采用重油為燃料。
對回轉窯所用煤粉的基本要求是：為保證足夠多的燃燒溫度，煤粉熱值應在87923KJ.kg-1(21000kcal.kg-1)以上，揮發分含量應為20%-30%，灰分小于10%，細度在4900孔篩余量應小于10%，煤粉燃燒方法是將煤粉與空氣由煤粉燒嘴噴出，一次空氣主要用來輸送煤粉以及供給燃料中揮發分燃燒。一次空氣量占總空氣量的25%-30%。二次空氣先經冷卻機與熟料換熱，提高本身溫度后參加燃燒。當采用重油為燃燒時，可采用高壓霧化或機械化燒嘴。
燃料空氣混合物自燒嘴噴出后，在窯的一段距離內出現燃料空氣混合物的短黑火頭，黑火頭末端著火燃燒，形成火焰。
1.火焰的溫度
回轉窯內所要求的燃料燃燒溫度即火焰溫度。取決于物料所要求的煅燒溫度。物料煅燒溫度視產品品種而異，如煅燒石灰約1200-1300度，煅燒耐火黏土為1300-1350度，煅燒冶金鎂砂、白云石砂為1600-1700度。
對于回轉窯內獲得的火焰溫度的高低，仍可用實際燃燒溫度與各因素之間的關系進行分析。火焰溫度首先與燃料熱值有關。當燃料熱值一定時，則與空氣配比、空氣過剩系效、空氣預熱溫度等因素有關。
在保證燃料完全燃燒的前提下，應盡量減少空氣用量，這樣有利于火焰溫度的提高。為此，應控制空氣過剩系數在1.05-1.15之間。也可采用對窯尾廢氣氧含量進行監督的方法，根據特定燃料的燃燒特性，確定合適的窯尾廢氣中氧含量的波動范圍，用氧量表進行監督。如廢氣中氧含量過多，說明窯內所空氣過剩，廢氣中氧含量過低，則說明空氣供給不足，應及時作出調整。
此外，燃料空氣迅速混合，二次空氣預熱溫度提高，都有助于火焰溫度提高。
在實踐中，可以用火焰的顏色來判斷其溫度高低。當溫度在1100-1300度時，火焰呈黃色；溫度在1300-1500度時，火焰呈淺黃色到白色：溫度到達1500-1600度，火焰呈耀眼的白色。
火焰長度與火焰形狀
火焰長度是指煤粉從開始燃燒到完全燒盡在窯中所走的距離，亦即燃燒燒帶的長度。在回轉窯中火焰過短或過長都是不合適的。火焰過短，則燃燒集中，局部溫度升高，影響該處窯襯使用壽命。火焰過長，則火力不集中，火焰溫度低，降低燒成帶的容積熱力強度（即燒成帶內單位時間、單位容積所產生的熱量），且窯尾廢氣溫度高，熱量損失增多。
火焰長度主要決定于氣體在窯內的流速及燃料所需要的時間，由于燃燒所空氣由一、二次空氣組成，故氣流速度與一、二次空氣速度都有關系。隨一次空氣速度增加，火焰伸長，但當一次空氣速度增加至一定值以后，由于速度的增加改變了燃料與空氣的混合情況，而使燃燒時間縮短，故火焰縮短。例如對于直徑較小的回轉窯，一次空氣速度超過40m.s-1時，火焰反而縮短。而二次空氣速度增加，與煤粉及一次空氣混合物相對速度減少，火焰變長。
以煤粉為燃料的回轉窯，燃料燃燒時間與煤粉細度、揮發分含量增多，在一般情況下分解溫度及著火溫度均降低，煤粉在離噴嘴較近處燃燒，但揮發物燃燒生成的氣態產物包圍炭粒表面，對于熱量傳遞與質量交換都起阻礙作用，減慢了炭的燃燒速度，從而使火焰拉長。煤粉一次空氣、二次空氣混合條件（相對速度、交角等）對火焰長度也有很大的影響。混合條件越好則燃燒速度越快，火焰越短。對于以重油為燃料的回轉窯，火焰長度還與重油霧化質量有關。
隨著一、二次空氣比例，噴出速度，混合條件的變化，同時也隨著燒嘴尺寸、位置等條件變化，在回轉窯中燃料燃燒所形成的火焰可以有不同的形狀。
火焰的位置
當煤粉自燒嘴噴出后，須經干燥、預熱至700-800度才著火燃燒。重油自燒嘴噴出后也需要經霧化、預熱蒸發等過程才著火燃燒。通常在回轉窯中所見到的黑火頭長度就是燃料噴出后至著火燃燒前所走過的距離。黑火頭過長，火焰位置更要向窯尾方向移動，使回轉窯有影響著火位置的因素有噴煤管出口位置、氣流速度、一次空氣溫度、煤種揮發分含量等。
