石灰是钢铁冶金过程中必不可少的辅助原料，随着冶金技术的不断发展，冶金过程中对石灰的要求越来越高。为满足冶金过程中对石灰性能的需求，需要更加深入的研究大量应用的竖窑石灰生产过程，以优化石灰生产窑的结构，改进石灰生产过程的工艺参数，提高石灰的质量及产量。本文针对某冶金石灰厂新投产的日产量300t/d的气烧环型石灰竖窑生产过程中其石灰产量和质量低而单位能耗高的实际问题，为提高其生产率及其所产石灰的质量，减少其生烧率和能耗，根据该厂实际设备工艺参数，建立了三维数学模型对该气烧竖窑内的燃烧传热过程进行了数值仿真模拟研究。气烧石灰环型竖窑内气体燃料在石灰石固体颗粒间流动燃烧是典型的多孔介质内燃烧传热问题，本文采用了多孔介质模型和非预混燃烧模型及层流与湍流模型对气烧石灰环型竖窑内的流场、温度场进行了仿真模拟研究。结果表明，气烧石灰竖窑生产率低及其所产石灰生烧率过高是由于窑内温度分布不合理所致，表现在高炉煤气与助燃空气配比不合理，窑高与通入的煤气量不相对应。通过对不同高炉煤气与助燃空气配比的模拟得出一次风是主要的助燃风，参与燃烧，由竖窑下部通入冷却石灰的二次风，只有少部分参与燃烧，高炉煤气与一次风的体积比应控制在1:0.76为佳。不同的窑高对温度场的影响很大，对于通入的煤气量一定的条件下，窑炉越矮，高温区距离出口处越近，出口处平均温度越高，即烟气带出的热量越多，热量损失越大，所以要根据窑高的不同适当调整通入的煤气量，窑炉越高，需要的煤气量越大，根据分析结果建议该气烧竖窑应改造成16m高料柱的窑体结构，且煅烧石灰石使用的高炉煤气总体积流量应控制在14875Nm3/h左右为佳。