一种水泥回转窑富氧煅烧装置及工艺，属于富氧煅烧技术领域。装置的特征在于：回转窑（13）和分解炉（14）前的头煤风送罗茨风机（8）和尾煤风送罗茨风机（9）的进风口均通过富氧风管（7）密封式连接富氧空气供给系统。工艺的特征在于：回转窑（13）和分解炉（14）分别由头煤风送罗茨风机（8）和尾煤风送罗茨风机（9）完全利用富氧空气供给系统吹送的富氧空气进行煤的风送，回转窑（13）和分解炉（14）内同时进行富氧煅烧。利用本发明装置的煅烧工艺能够提高窑内火焰温度，使煤炭充分燃烧而降低煤耗，达到节煤和降低成本的效果。