热风炉是高炉炼铁的重要辅助设备，其中顶燃式热风炉由于其蓄热面积大、热效率高、送风温度高和使用寿命长等特点，在高炉炼铁行业得到了广泛应用。了解顶燃式热风炉的内部流场、温度场等的分布，对于优化它的结构，提高热效率都具有重要的意义。本文以某公司的顶燃式热风炉为研究对象，通过建立炉内气体流动、燃烧及传热的数学物理模型，采用非预混燃烧方法处理煤气燃烧，对其现有工况进行数值模拟，分析炉体内部的流场分布、湍动能分布、剪切力分布以及浓度场和温度场分布，并且通过调整空气过量系数，探讨空气过量系数对燃烧流场、温度场和浓度场以及火焰长度的影响。研究结果表明：(1)热风炉内气流处于顺时针旋流状态，湍动能和剪切力在流速大的地方也较大，燃烧室温度分布不均匀，格子砖出口的温度较低，是由于空气过量系数较小，导致煤气燃烧不充分，有大量CO剩余，而且燃烧时火焰长度较长，严重影响了格子砖的寿命。(2)适当增加空气过量系数，增加助燃空气的流量，燃烧室出口的CO质量分数明显降低，火焰长度明显变短，出口温度也明显提高。