目前熔融还原技术普遍存在高温煤气物理热浪费以及输出煤气质量不高的问题，同时现行煤制气工艺又面临技术单一和水资源消费高等现状。近年来，熔融还原炼铁结合煤制气的一体化工艺因恰好弥补两单一工艺的缺点而受到越来越多的关注。因此，本文在前人提出的熔融还原炼铁煤制气一体化工艺研究的基础上，基于物料平衡和热平衡，考虑预还原竖炉(DRF)、铁浴炉(SRV)以及煤气改质炉(GRF)三个模块，其中DRF主要进行球团的预还原、SRV主要进行金属化球团的熔化、造渣和还原，GRF中主要进行SRV煤气改质，生产高质量煤气用于预还原和外供输出，建立了工艺静态模型，进而了解工艺过程中各个反应器内的物料消耗与能量消耗。 本文首先进行了以炼铁为主的一体化工艺整体静态模型的研究，考察了竖炉入炉煤气温度、球团金属化率以及煤气二次燃烧率等对工艺物料消耗和能量消耗的影响。在熔融还原工艺静态模型的基础上，又进行了以煤制气为主的一体化工艺整体静态模型研究，考察了不同条件下对制气量以及工艺整体物料与和能量消耗的影响。最终实现熔融还原炼铁煤制气一体化工艺操作条件的多目标优化。熔融还原炼铁煤制气一体化工艺操作参数的优化不仅可以满足不同目标的需求，还可以合理利用资源，实现节能减排，降低成本。本文研究得到的主要结论如下: (1)以炼铁为主的一体化工艺最佳操作参数为:DRF入炉煤气温度为850℃，入炉球团的金属化率为90％，SRV中上层自由空间的煤气二次燃烧率为15％，中层二次燃烧率为10％，下层煤气二次燃烧率为0。 (2)以煤制气为主的一体化工艺中，建议SRV中无煤气二次燃烧率。对于预还原竖炉铁浴熔融还原煤制气工艺，可增加竖炉煤气改质来增加煤气输出量。对于无预还原竖炉铁浴熔融还原煤制气工艺，得到的煤气量为10994.0kg/tHM，煤气温度为1500℃，高温煤气显热可用于预热球团和氧气。
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