本项目属化学工程领域。我国煤炭资源相对丰富，优质煤炭资源日益稀缺。煤炭清洁高效转化利用对保证我国能源安全、缓解煤炭传统利用方式带来的严重环境压力具有重大意义。煤气化是煤炭清洁高效转化的龙头技术，但目前应用的煤气化技术，仅解决了优质煤的利用问题。我国储量丰富的高灰熔点、高灰分劣质煤，长期缺少适用的气化技术，资源利用水平低下。 本项目针对我国高灰熔点、高灰分劣质煤清洁高效气化的迫切需要，历经近20年研发，基于高温高压稠密颗粒弥散、湍流多相反应流场调控和熔渣相变传热等研究，发明了单喷嘴冷壁式粉煤加压气化技术关键装备，实现了自主知识产权粉煤加压气化技术的重点突破，主要发明点如下： 1. 发明了长寿命的多功能一体化粉煤气化喷嘴。基于"气包粉"型气固两相受限同轴射流实现稠密颗粒均匀弥散，强化炉内气固两相混合过程；利用工艺蒸汽环状射流隔离氧气与卷吸的高温可燃气降低喷嘴端部燃烧强度，实现喷嘴自保护，延长喷嘴使用寿命。 2. 发明了高性能膜式水冷壁衬里。基于壁面熔渣沉积、流动、相变与传热过程研究，提出利用高灰分特点实现高灰熔点煤气化时隔热衬里防护，发明了低循环倍率、副产高品位中压蒸汽的列管式水冷壁，整体温度均匀，许用温度高，入炉煤粉灰熔点可达1400℃；水流量分布均匀，易于调控，阻力损失小。 3. 发明了适用于高灰熔点、高灰分劣质煤的气化炉。基于气流床气化炉内多相湍流反应流动过程和高灰熔点、高灰分煤灰渣特性研究，通过气化炉流场和壁面熔渣流动的调控，实现了气化炉渣口高温区与液态排渣耦合、渣层厚度分布与温度分布耦合。发明的气化炉适合于高灰熔点、高灰分劣质煤的清洁高效气化，具有碳转化率高（>98%）、有效气成分高（～89%）、灰渣比低（～4:6）等优点。 上述发明已申请国家发明专利43项，其中授权19项，发表SCI/EI收录论文100余篇。以气化喷嘴和水冷壁气化炉为核心的单喷嘴冷壁式粉煤加压气化技术已成功应用于中石化扬子石油化工有限公司投资13亿元的煤气化制氢装置，实现商业化运行，被中国石化科技成果鉴定为国际领先水平。 鉴于该技术适合于高灰熔点、高灰分劣质煤的独特优势，中安联合煤化有限责任公司选用该技术建设7套日处理煤1500吨级气化装置，以高灰熔点、高灰分淮南煤为原料，配套生产60万吨烯烃/年。 该发明的工业应用产生了显著的经济和社会效益，为化工企业、工程公司、装备制造企业、研发单位等近三年新增销售额约30亿元，直接经济效益2.9亿元。其中，扬子石化新增销售额约5亿元，新增利润1690万元；近3年技术许可费4980万元。 该发明为我国储量丰富的高灰熔点、高灰分劣质煤大规模清洁高效气化提供了先进技术装备，实现了现代煤化工领域的重大突破，同时也推动了我国煤化工高端装备制造的飞跃。