从循环流化床锅炉燃烧室流出的气体与固体颗粒混合物是一种气固两相流体。这一气固两相流体以高速沿切向进入旋风分离器上部筒体形成高速旋涡流动。此时，受离心力影响，较粗颗粒率先被甩向壁面并沿壁面下滑，其余颗粒被旋转气流带往分离器下部锥体继续分离。最后，气流从旋风分离器中心以反旋转方式经分离器排气管流出，并带走少量来不及分离的微细颗粒。被分离出来的固体颗粒则沿下部排灰管排出。图8-96示有旋风分离器内的工质大致流动工况。
旋风分离器中的实际流动工况是十分复杂的。其气体流动具有三元特性，存在切向速度、径向速度和轴向速度。切向速度对颗粒分离与捕集起主要作用，在其作用下使颗粒由分离器中心向壁面离心沉降。径向速度很小，大部分是向心的，只有中心部分才有小部分向外的径向流。轴向速度也很复杂，存在外侧下行流与内侧上行流两个区域。此外，分离器中还存在三种二次流，即在排气管处环形空间的二次流、排气管下部区域的短路流和圆锥筒体和排灰口附近的偏流。环形空间二次流与排气管下入口处的短路流均令将颗粒带入排气管，影响分离效率。锥体下部的偏流会使已浓集在壁面处的颗粒重新卷入上行的内旋流中，使分离效率降低。
  一般而言，旋风分离器的分离效率随进口速度增加而增加但其阻力也随之增大。但进口速度加大于1.25倍颗粒终端沉降速度，则已分离到壁面的颗粒会被高速气流重新夹带，使分离效率下降。
 旋风分离器存在一个临界颗粒浓度。当进口物料浓度小于临界浓度时，颗粒在分离器中的运动状况不发生团聚现象，分离器分离效率也随颗粒浓度增加而增加。如浓度过大，则分离效率会随浓度增加而减小。