为了实现钢铁生产过程中二次能源的高效利用,提高转炉煤气余热回收率和煤气质量,降低二氧化碳排放,本文提出了高温转炉煤气与焦炉煤气混合重整的工艺技术。该工艺以转炉煤气和焦炉煤气为原料,利用高温转炉煤气蕴含物理热多的特点,通过热化学储能的方式利用该部分物理热,实现煤气成分的转变,获得H2和CO含量高的优质产物气,为下游的化工生产或直接还原用气提供原料。此外,该工艺利用转炉煤气中的粉尘原位催化重整反应,无需额外添加催化剂,降低了生产成本且无催化剂失活的问题。首先,为从理论上证实转炉煤气与焦炉煤气混合重整的可能性,确定重整反应的限度和适宜条件,对两种煤气混合重整体系进行了热力学研究。通过热力学平衡计算和回归分析,获得了温度、压强和初始反应气中焦炉煤气比例（ΦCOG）对CH4转化率、CO2转化率、H2/CO和析碳率的影响规律,结果表明:低压和高温有利于提高CH4和CO2转化率,综合考虑CH4和CO2的转化率,常压下高于850℃是合适的重整温度区间。温度和压强对H2/CO的影响不大,而ΦCOG对H2/CO影响明显。通常煤气重整过程达不到热力学平衡态,因此又通过实验对两种煤气混合重整进行研究,主要内容包括常压下温度和ΦCOG对重整的影响。实验结果表明:CH4转化率在温度低于1050℃时处于较低水平,温度高于1050℃后,CH4转化率随温度升高上升趋势明显,在1250℃后达到较高水平;CO2随温度升高呈上升趋势,当ΦCOG为0.5时,CO2转化率在1150℃和1250℃时分别达到50%和75%。CH4转化率随ΦCOG升高呈略微下降的趋势,而CO2转化率和H2/CO随ΦCOG增大明显提升。实验过程中重整系统不容易达到热力学平衡状态,因此,又对重整过程主要反应的反应速率进行了研究,获得了几个主要反应的反应级数、反应速率常数、活化能和指前因子等动力学参数。因重整实验中产物气成分很难达到热力学平衡态,所以改善重整反应动力学条件是提高CH4和CO2转化率的关键,煤气中的粉尘以Fe氧化物和CaO为主要成分,粉尘比表面积大且与煤气充分混合,可能对重整反应有较好的催化作用,所以通过实验研究了煤气中粉尘对两种煤气混合重整的催化效果,结果表明:添加转炉粉尘后,CH4转化率开始明显上升的温度从无催化剂时的1050℃降低到950℃,同时在整个实验温度区间内（900-1150℃）,粉尘的添加显著地提高了 CH4转化率;CO2转化率也明显高于无催化时的转化率,且两者的差距随温度升高增加,当ΦCOG为0.5时,粉尘催化使CO2转化率在900℃时提高9.6%,而1150℃时提高41.6%。同时,转炉粉尘使H2/CO开始上升的温度从无催化时的1050℃下降到低于1000℃。CH4-CO2反应为两种煤气重整过程中的主要反应,因此深入地研究了转炉粉尘中主要成分对该反应的作用,包括Fe、Fe氧化物和CaO对CH4分解反应和C-CO2反应的影响,结果表明:几种物质对CH4分解的促进作用排序为:Fe＞Fe3O4≈CaO＞FeO;对C-CO2反应的促进效果排序为:Fe3O4＞CaO＞FeO＞Fe。随后,以实验获得的动力学参数为基础,对120t转炉烟道中两种煤气的重整过程进行了数值模拟研究,为工业生产的实现提供更多的依据。主要研究内容包括焦炉煤气与转炉煤气体积比（RCOG）、焦炉煤气预热温度、焦炉煤气入口数量和焦炉煤气入口流速对煤气重整结果的影响。结果表明:在RCOG小于0.189时,CH4转化接近100%,大于0.189时随RCOG升高迅速降低。CO2转化率在RCOG小于0.316时随RCOG增加而升高,在RCOG为0.38-0.44时达到峰值,之后略微下降。焦炉煤气预热温度提高时,CH4和CO2转化率均会明显升高。焦炉煤气入口数量对CH4和CO2的转化率的影响不明显,但是4个入口时的CH4和CO2转化率略高于2入口和8入口。焦炉煤气入口流速对CH4和CO2转化率的影响不明显。重整后高温产物气温度在900℃以上,可用于焦炉煤气的预热,预热焦炉煤气后,产物气温度仍高于700℃,可通过余热锅炉结合蒸汽轮机发电来回收这部分余热,因此,提出了煤气重整、焦炉煤气预热和余热发电三个过程结合的转炉煤气处理和余热回收流程,并计算了该流程的余热回收率。结果表明:上述工艺流程中转炉煤气余热总回收率在50-60%的水平,明显高于传统蒸汽轮机余热发电工艺中25-37%的回收率。最后,讨论了重整后产物气的利用方式,产物气可用于要求H2/CO小于1的化工合成。以上研究内容从理论和实验方面证实了煤气重整的可行性,确定了煤气中粉尘对重整的催化效果,获得了转炉烟道中煤气重整的适宜条件,为煤气重整工业生产的实现奠定了坚实的基础。