Aufgrund der hohen Temperaturen, rauen Umgebungsbedingungen und der mehrphasigen Strömung ist der Schachtofenprozess schwer zu analysieren. Um das Prozessverständnis zu verbessern wurde eine numerische Strömungssimulation in Kombination mit einer diskreten Partikelsimulation entwickelt. Das in die Software OpenFOAM implementierte Modell beinhaltet eine vollständige Kopplung zwischen der Gas- und Partikelphase. Um die Simulationszeit zu verringern wurden verschiedene Techniken entwickelt, wie das Time Scale Splitting Model (TSSM) oder ein Modell zur selektiven Berechnung der Reaktionsquellterme. Um eine genaue Beschreibung der Gasphase in Bereichen mit hoher Netzauflösung zu ermöglichen, wurde der Volume Fraction Smoother (VFS) entwickelt. Durch ein neues Berechnungsverfahren ermöglicht er eine repräsentative Darstellung der Porosität auf der Netzebene. In den Partikelcode wurde neben der Berechnung der Partikel-Partikel-Wärmestrahlung auch die Wärmeleitung implementiert. Ein detaillierter Vergleich zwischen den Ergebnissen der Simulation und Messung zeigt, dass das Modell in der Lage ist die Transportvorgänge in einem Festbett präzise beschreiben zu können. Für die Berechnung von Stickoxiden wurde ein Postprozessor entwickelt, welcher die Ergebnisse aus dem Flameletmodell weiterverarbeitet. Mittels Flamelet werden im ersten Schritt das Strömungs-, Temperatur-, Druck- und Turbulenzfeld sowie die chemischen Speziesfelder berechnet. Da das Flameletmodell aber kinetisch langsame Reaktionen, wie die Bildung von Stickoxiden, nicht exakt beschreiben kann, wird ein weiterer Schritt benötigt. In einer darauffolgenden detailchemischen Berechnung wird mithilfe eines hocheffizienten Algorithmus die Bildung von Stickoxiden berechnet. Für die Modellevaluierung wurden Messdaten mit Simulationsergebnissen detailliert verglichen und dokumentiert. Ein Hauptfokus dieser Dissertation war, Strategien zu finden, welche die Berechnungsdauer senken. Nur durch die Implementierung dieser Verbesserungen wurde es ermöglicht, die komplexe physikalische Berechnung auf Modelle im realen Maßstab anzuwenden. Es wurden dabei zwei verschiedene Schachtöfen modelliert. Dies ist einerseits der direktbefeuerte Ofen, bei dem eine Mischung aus Erdgas und Luft direkt in das Partikelbett injiziert wird und dort reagiert. Andererseits wurde der extern befeuerte Schachtofen, welcher eine Brennkammer besitzt, modelliert. Für beide Aggregate wurden das Partikelverhalten und die Entstehung von Stickoxiden genau analysiert. Nur durch die Implementierung der berechnungsbeschleunigenden Maßnahmen wurde das Modell auf den industriellen Maßstab anwendbar. Das Modell liefert eine dreidimensionale Darstellung des Prozesses und ermöglicht somit ein viel detaillierteres Prozessverständnis als jede Messung. Im nächsten Schritt werden die Transportvorgänge im Schachtofen genau analysiert und nach weiteren Strategien gesucht um die Berechnungsdauer weiter zu verkürzen.