发明创造名称:生产可燃性气体的方法及窑炉
外观设计名称:
决定号:182795
决定日:2019-07-04
委内编号:1F242022
优先权日:2010-05-04
申请(专利)号:201510995749.9
申请日:2011-05-03
复审请求人:陈志伟
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:彭芳芳
合议组组长:姚希
参审员:李璐
国际分类号:B01D45/16,B01D46/00,C10J3/46
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点
:要求保护的技术方案相对于最接近的现有技术存在区别技术特征,如果现有技术中给出将上述区别技术特征应用到该最接近现有技术以解决其存在的技术问题的启示,这种启示会使本领域的技术人员在面对所述技术问题时,有动机改进该最接近的现有技术并获得要求保护的技术方案,则该的技术方案对本领域技术人员而言是显而易见的,不具备创造性。
全文:
本复审请求涉及申请号为201510995749.9,发明名称为“生产可燃性气体的方法及窑炉”的发明专利申请(下称本申请)。本申请为分案申请,母案申请号为201110122901.4,母案申请日为2011年5月3日,分案提交日为2015年12月25日。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2017年11月6日发出驳回决定,驳回了本申请,其理由是:权利要求1-10不符合专利法第22条第3款的规定。驳回决定所依据的文本为:申请人于分案提交日2015年12月25日提交的权利要求第1-10项,说明书第1-156段(第1-22页),说明书附图图1-13(第1-9页),说明书摘要和摘要附图。驳回决定中引用了以下对比文件:
对比文件1:CN101061204A,公开日为2007年10月24日。
驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 一种生产可燃性气体的方法,其特征在于,包括以下步骤:使携带熔化状态粉尘的高温气体冲刷粘附分离器的内壁,熔化状态的粉尘在自身粘性作用下粘附在粘附分离器的内壁上而与高温气体分离,粘附在内壁上的熔化状态粉尘在自身重力的作用下流到粘附分离器底部的排液口输出,净化后的高温气体从粘附分离器的出气口输入换热器换热冷却后再排出;换热器回收的热量用于加热输入粘附分离器的气体,被换热器加热后的气体是直接输入或进一步反应后再输入粘附分离器的,其从换热器吸收的热量单独或是与进一步反应继续增加的热量一起,使输出粘附分离器的气体温度一直高于熔化状态粉尘的熔点温度。
2. 根据权利要求1所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)利用换热器将含氧气或水蒸汽的气体加热至200-1600℃作为气化剂;
(2)将粉状固体燃料分散到所述200-1600℃的气化剂中,二者发生气化反应生成温度高于固体燃料中所含灰份熔点温度的含CO、H2的高温可燃性气体和熔化状态灰份,将携带熔化状态灰份的高温可燃性气体输入粘附分离器中分离熔化状态灰份并输出净化后的高温可燃性气体;或
将所述200-1600℃的气化剂输入以颗粒或块状固体燃料为过滤材料的过滤式粘附分离器中,所述颗粒或块状固体燃料与气化剂发生气化反应,生成温度高于固体燃料中所含灰份熔点温度的含CO、H2的高温可燃性气体和熔化状态的灰份,熔化状态的灰份被未反应的颗粒或块状固体燃料过滤分离,得到净化的高温可燃性气体,粘附分离器中消耗的过滤材料由颗粒或块状固体燃料加入设备输入补充;
(3)将净化后的高温可燃性气体输入步骤(1)所述的换热器中换热冷却至800℃以下再输出,回收的热量用于加热步骤(1)所述的含氧气或水蒸汽的气体。
3. 根据权利要求1所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,所述粘附分离器内壁面积与所处理的高温气体的流量之比大于1(m2)/10000(m3/h),使高温气体携带的熔化状态粉尘的分离效率大于95%;或者所述粘附分离器内壁面积与所处理的高温气体的流量 之比大于1(m2)/1000(m3/h),使高温气体携带的熔化状态粉尘的分离效率大于99%。
4. 根据权利要求1所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,所述换热器是蓄热式换热器,通过控制蓄热式换热器的换向操作时间控制净化后输出粘附分离器的高温气体的温度大于粉尘的熔点温度;所述粘附分离器为离心式粘附分离器、过滤式粘附分离器或者两种类型分离器的组合;离心式粘附分离器使携带熔化状态粉尘的高温气体在其内空中旋转,高温气体中携带的熔化状态粉尘即在离心力的作用下被甩离高温气体并粘附到分离器的内壁上,从而与高温气体分离;过滤式粘附分离器是使携带熔化状态粉尘的高温气体从其内由过滤材料堆砌成的过滤层的空隙中穿过,熔化状态的粉尘被粘附在过滤材料上而与高温气体分离。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,所述粘附分离器为离心式粘附分离器,离心式粘附分离器包括壳体、内空、至少一个进气口、至少一个出气口和至少一个排液口,内空由粘附分离器的内壁围成并为圆柱状,进气口和出气口开设于壳体端部并与内空连通,排液口开设于壳体位置较低的一端,并与内空的底部连接,粘附分离器的内壁上设置斜切于内空轴线的气体旋转导向条。
6. 根据权利要求5所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,所述内空的数量为一个或一个以上,进气口和出气口分别开设于壳体的不同端部,一个以上的内空为并联结构并共用进气口、出气口和排液口。
7. 根据权利要求1至4中任一项所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,所述粘附分离器为过滤式粘附分离器,所述过滤式粘附分离器包括外壳、进气口、过滤层、出气口和排液口,所述过滤层是由过滤材料堆砌成的含有空隙的过滤层,过滤材料包括耐火材料、矿物原料或固体燃料中的一种或几种的组合。
8. 一种用于实现权利要求1至4中任一项所述的生产可燃性气体的方法的窑炉,其包括:离心式粘附分离器、过滤式粘附分离器、间壁式换热器、燃料或粉状物料输送及流量控制设备、气体输入设备、燃料输入口和气体输出口,其特征在于:所述离心式粘附分离器的出气口和过滤式粘附分离器的进气口连接,过滤式粘附分离器与离心式粘附分离器共用一个排液口;间壁式换热器包括两个管道,其中一个 管道的入口与过滤式粘附分离器的出气口连接,此管道的出口则为气体输出口;间壁式换热器的另一个管道入口与气体输入设备连接,此管道的出口则与离心式粘附分离器的进气口连接;燃料输入口开设于离心式粘附分离器的进气口附近,燃料和粉状物料输送和流量控制设备通过燃料输入口与离心式粘附分离器连接。
9. 一种用于实现权利要求1至4中任一项所述的生产可燃性气体方法的窑炉,其包括离心式粘附分离器、蓄热式换热器、两个旋风炉或反应塔、燃料或粉状物料输送及流量控制设备、气体输入设备、燃料输入口、气体输出口、阀门、气体换向闸板和烟气换向闸板,其特征在于:蓄热式换热器的两组蓄热室分置于离心式粘附分离器的两侧,并各自通过一个旋风炉或反应塔与离心式粘附分离器的进气口/出气口相连接;燃料或粉状物料输送及流量控制设备通过阀门和燃料输入口与旋风炉或反应塔相连;气体输入设备与蓄热式换热器的两组蓄热室分别相连,并通过两个气体换向闸板打开或关闭与对应蓄热室的连通状态;蓄热式换热器通过烟气换向闸板打开或关闭与气体输出口的连通状态。
10. 一种用于实现权利要求1至4中任一项所述生产可燃性气体方法的窑炉,其包括过滤式粘附分离器、蓄热式换热器、颗粒或块状物料加入设备、气体输入设备、气体输出口、气体换向闸板和烟气换向闸板,其特征在于:过滤式粘附分离器的过滤层是颗粒或块状固体燃料,蓄热式换热器的两组蓄热室分置于过滤式粘附分离器的两侧;颗粒或块状物料加入设备设于过滤式粘附分离器的上部;气体输入设备与蓄热式换热器的两组蓄热室分别相连,并通过两个气体换向闸板打开或关闭与对应蓄热室的连通状态;蓄热式换热器通过烟气换向闸板打开或关闭与气体输出口的连通状态。”
申请人陈志伟(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2018年1月8日向国家知识产权局提出了复审请求,未对权利要求书作出修改。复审请求人认为:1)本申请与对比文件1还存在以下区别特征:粘附在内壁上的熔化状态粉尘在自身重力的作用下流到粘附分离器底部的排液口输出;2)对比文件1为低温固态排渣方式,高压水冷排渣设备是不可缺少的设备,本申请是高温液态排渣方式;3)本申请解决了本领域的11个技术问题;4)对比文件1记载“气化器壁4有助于将不能燃烧的炉灰同所述燃料分开”,其不一定具有“全部分开”炉灰的能力。使用换热器回收高温气体的热量不是本领域常规手段,需提供证据。
经形式审查合格,国家知识产权局依法受理了该复审请求,并于2018年1月18日发出复审请求受理通知书,同时将案卷转送至原审查部门进行前置审查。原审查部门在前置审查意见书中,认为本申请不具备创造性,因而坚持驳回决定。
随后,国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
复审请求人于2018年7月10日针对2018年1月8日提出的复审请求提交了补充意见,并提交了权利要求书的修改替换页(共3页10项),修改方式为:将权利要求1中的“输出”修改为“并输出到外界或后续工序设备”。
复审请求人认为:1)本申请将“粘附在内壁上的熔化状态粉尘在自身重力的作用下流到粘附分离器底部的排液口并输出到外界或后续工序设备”,通过配置物料比例及输入流量以及合理的排液口直径,使得熔融物足够覆盖“排液口”,由熔融物形成液封,使得高温可燃气体仅由出气口排出;2)输出到后续工序设备与对比文件1的渣池有本质区别,两者目的、领域以及根据工序的不同设置的物质不同;3)本申请的排液口出口通常等于大气压力,但对比文件1的排渣口的出口要高于大气压力;4)本申请的目的是得到可燃性气体和熔融状熔渣,对比文件1是生产可燃性气体和固体颗粒状炉渣,本申请没有对炉渣采取降温,简化了装置。
合议组于2018年10月24日向复审请求人发出复审通知书,指出:权利要求1-10不符合专利法第22条第3款的规定,通知书引用以下对比文件及公知常识性证据:
对比文件1:CN101061204A,公开日为2007年10月24日;
证据1:中国硅酸盐学会编,《陶瓷?玻璃?水泥工业装备和自动化指南′99中国硅酸盐学会手册》,中国建材工业出版社出版,1999年4月第1版,第53页右栏第10-11行,第54页左栏第3段;
证据2:赵建军主编,《甲醇生产工艺》,化学工业出版社,2008年6月第1版,第46页最后两段,图2-24。
具体理由为:独立权利要求1相对于对比文件1的区别为权利要求1限定净化后的高温气体从粘附分离器的出气口输入换热器冷却后再排出,换热器回收的热量用于加热输入粘附分离器的气体,加热后的气体直接或进一步反应后输入粘附分离器,其利用吸收的热量或反应产生的热量使输出粘附分离器的气体温度始终高于粉尘熔点温度。对于该区别,结合本领域有关节能的公知,为充分回收利用高温气体的热量,本领域技术人员能够想到将对比文件1排出的经历了炉渣(粉尘)分离的高温气体输入到换热器换热冷却后再排出,并将回收的热量用于加热输入的原料气也即加热输入气化反应室的气体,使被加热后的气体直接输入或进一步反应后再输入到气化反应室(也即粘附分离器)。另外,结合本领域有关液态排渣的公知,为迅速完成气化反应以及便于进行液态排查,回收的热量或反应产生的热量使输出粘附分离器的气体温度始终高于粉尘熔点温度对于本领域技术人员来讲是容易想到及做到的。对于熔化状态粉尘输出到外界的技术方案,权利要求1与对比文件1相比,其区别还在于将熔化状态粉尘输出到外界。但将对比文件1中收纳液态炉渣的熔池容器置于气化炉外也即采用液态排渣直接将熔化状态粉尘输出到外界仅是通过本领域常规技术手段便能获得。因此,权利要求1不具备创造性;从属权利要求2-7的附加技术特征已经被对比文件1公开或为本领域常用技术手段,因此,也不具备创造性。权利要求8请求保护一种用于实现权利要求1至4中任一项所述的生产可燃性气体的方法的窑炉,其与对比文件1的区别还在于:权利要求8包括离心式粘附分离器、过滤式粘附分离器、间壁式换热器,流量控制设备,并对各元件的连接关系进行限定。但结合本领域的常规技术手段能够获得如权利要求8的元件及连接方式。权利要求9请求保护一种用于实现权利要求1至4中任一项所述的生产可燃性气体的方法的窑炉,其与对比文件1的区别还在于:包括离心式粘附分离器、蓄热式换热器、两个旋风炉或反应塔、流量控制设备、阀门、气体换向闸板和烟气换向闸板,蓄热式换热器的两组蓄热室分置于离心式粘附分离器的两侧,对各元件的具体连接方式进行限定。但结合本领域的常规技术手段能够获得如权利要求9的元件及连接方式。权利要求10请求保护一种用于实现权利要求1至4中任一项所述的生产可燃性气体的方法的窑炉,其与对比文件1的区别还在于:包括过滤式粘附分离器、蓄热式换热器、气体换向闸板和烟气换向闸板,蓄热式换热器的两组蓄热室分置于离心式粘附分离器的两侧,对各元件的具体连接方式进行限定。但结合本领域的常规技术手段能够获得如权利要求10的元件及连接方式。
对于复审请求人的意见陈述,合议组认为:1)对比文件1的液态炉渣11对应于本申请的熔化状态的粉尘,由四周气化器壁限定的气化室对应于本申请的粘附分离器,结合图1、2也可看出,粘附在内壁上的液态炉渣即熔化状态的粉尘在自身重力的作用下流到气化室底部的排渣口也即排液口实现与气化器内高温气体分离。2)对比文件1中的气化室底部排出的液体炉渣可见,其也为高温液态排渣。将对比文件1中收纳液态炉渣的熔池容器置于气化炉外也即采用液态排渣直接将熔化状态粉尘输出到外界再进行水淬也仅是通过本领域常规技术手段便能获得。3)对于请求人所述的本申请解决的技术问题,在对比文件1的基础上结合本领域的常规技术手段能够获得本申请技术方案的情况下,也能够解决请求人所述的本申请的技术问题,且也能够获得回收利用高温气体的热量,避免换热器的堵塞,提高粘附分离器的分离效果。4)本申请的权利要求并没有记载有关炉渣与高温气体分离的程度,对比文件1中的液体炉渣粘附在气化器壁上并流向排渣口表明其也实现了炉渣与高温气体的分离。5)对于物料比例及输入流量以及合理的排液口直径在权利要求中没有涉及,对于液渣排出到外界或进行填埋或等空冷或水冷凝固后运出仅为常规技术手段。6)对比文件1已公开液体炉渣从气化室的排渣口流出到后续工序设备中。7)有关排液口的压力没有记载权利要求中,且常压气化还是高压气化制备可燃性气体均为常规工艺。8)液态排渣气化炉、固态排渣气化炉均为本领域常规气化炉,将对比文件1中收纳液态炉渣的熔池容器置于气化炉外,即采用液态排渣直接将熔化状态粉尘输出到外界仅是通过本领域常规技术手段便能获得。
复审请求人于2018年12月7日以及2019年1月24日提交了意见陈述书,并提交了权利要求书的修改替换页(共4页16项),修改方式为:将权利要求1中的“并输出到外界或后续工序设备”修改回“输出”,新增加6项权利要求即权利要求2-7。修改后的权利要求书如下:
“1. 一种生产可燃性气体的方法,其特征在于,包括以下步骤:使携带熔化状态粉尘的高温气体冲刷粘附分离器的内壁,熔化状态的粉尘在自身粘性作用下粘附在粘附分离器的内壁上而与高温气体分离,粘附在内壁上的熔化状态粉尘在自身重力的作用下流到粘附分离器底部的排液口输出,净化后的高温气体从粘附分离器的出气口输入换热器换热冷却后再排出;换热器回收的热量用于加热输入粘附分离器的气体,被换热器加热后的气体是直接输入或进一步反应后再输入粘附分离器的,其从换热器吸收的热量单独或是与进一步反应继续增加的热量一起,使输出粘附分离器的气体温度一直高于熔化状态粉尘的熔点温度。
2. 根据权利要求1所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,所述粘附在内壁上的熔化状态粉尘在自身重力的作用下流到粘附分离器底部的排液口并沿水平方向输出到外界。
3. 根据权利要求1所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,在所述排液口下方设置使熔化状态粉尘在液体状态下汇集后进行处理的后续工序设备。
4. 根据权利要求1所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,所述输入粘附分离器的气体为含水蒸汽的气体,所述含水蒸汽的气体被加热至200-1600℃作为气化剂,被换热器加热后的气化剂是直接输入或进一步反应后再输入粘附分离器的。
5. 根据权利要求1所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,所述换热器是蓄热式换热器,通过控制蓄热式换热器的换向操作时间控制净化后输出粘附分离器的高温气体的温度大于粉尘的熔点温度。
6. 根据权利要求1所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,所述粘附分离器为离心式粘附分离器。
7. 根据权利要求1所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,所述粘附分离器为过滤式粘附分离器。
8. 根据权利要求1所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)利用换热器将含氧气或水蒸汽的气体加热至200-1600℃作为气化剂;
(2)将粉状固体燃料分散到所述200-1600℃的气化剂中,二者发生气化反应生成温度高于固体燃料中所含灰份熔点温度的含CO、H2的高温可燃性气体和熔化状态灰份,将携带熔化状态灰份的高温 可燃性气体输入粘附分离器中分离熔化状态灰份并输出净化后的高温可燃性气体;或
将所述200-1600℃的气化剂输入以颗粒或块状固体燃料为过滤材料的过滤式粘附分离器中,所述颗粒或块状固体燃料与气化剂发生气化反应,生成温度高于固体燃料中所含灰份熔点温度的含CO、H2的高温可燃性气体和熔化状态的灰份,熔化状态的灰份被未反应的颗粒或块状固体燃料过滤分离,得到净化的高温可燃性气体,粘附分离器中消耗的过滤材料由颗粒或块状固体燃料加入设备输入补充;
(3)将净化后的高温可燃性气体输入步骤(1)所述的换热器中换热冷却至800℃以下再输出,回收的热量用于加热步骤(1)所述的含氧气或水蒸汽的气体。
9. 根据权利要求1所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,所述粘附分离器内壁面积与所处理的高温气体的流量之比大于1(m2)/10000(m3/h),使高温气体携带的熔化状态粉尘的分离效率大于95%;或者所述粘附分离器内壁面积与所处理的高温气体的流量之比大于1(m2)/1000(m3/h),使高温气体携带的熔化状态粉尘的分离效率大于99%。
10. 根据权利要求1所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,所述换热器是蓄热式换热器,通过控制蓄热式换热器的换向操作时间控制净化后输出粘附分离器的高温气体的温度大于粉尘的熔点温度;所述粘附分离器为离心式粘附分离器、过滤式粘附分离器或者两种类型分离器的组合;离心式粘附分离器使携带熔化状态粉尘的高温气体在其内空中旋转,高温气体中携带的熔化状态粉尘即在离心力的作用下被甩离高温气体并粘附到分离器的内壁上,从而与高温气体分离;过滤式粘附分离器是使携带熔化状态粉尘的高温气体从其内由过滤材料堆砌成的过滤层的空隙中穿过,熔化状态的粉尘被粘附在过滤材料上而与高温气体分离。
11. 根据权利要求1至4中任一项所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,所述粘附分离器为离心式粘附分离器,离心式粘附分离器包括壳体、内空、至少一个进气口、至少一个出气口和至少一个排液口,内空由粘附分离器的内壁围成并为圆柱状,进气口和出气口开设于壳体端部并与内空连通,排液口开设于壳体位置较低的一端,并与内空的底部连接,粘附分离器的内壁上设置斜切于内空轴线的气体旋转导向条。
12. 根据权利要求11所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,所述内空的数量为一个或一个以上,进气口和出气口分别开设于壳体的不同端部,一个以上的内空为并联结构并共用进气口、出气口和排液口。
13. 根据权利要求1至4中任一项所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,所述粘附分离器为过滤式粘附分离器,所述过滤式粘附分离器包括外壳、进气口、过滤层、出气口和排液口,所述过滤层是由过滤材料堆砌成的含有空隙的过滤层,过滤材料包括耐火材料、矿物原料或固体燃料中的一种或几种的组合。
14. 一种用于实现权利要求1至4中任一项所述的生产可燃性气体的方法的窑炉,其包括:离心式粘附分离器、过滤式粘附分离器、间壁式换热器、燃料或粉状物料输送及流量控制设备、气体输入设备、燃料输入口和气体输出口,其特征在于:所述离心式粘附分离器的出气口和过滤式粘附分离器的进气口连接,过滤式粘附分离器与离心式粘附分离器共用一个排液口;间壁式换热器包括两个管道,其中一个管道的入口与过滤式粘附分离器的出气口连接,此管道的出口则为气体输出口;间壁式换热器的另一个管道入口与气体输入设备连接,此管道的出口则与离心式粘附分离器的进气口连接;燃料输入口开设于离心式粘附分离器的进气口附近,燃料和粉状物料输送和流量控制设备通过燃料输入口与离心式粘附分离器连接。
15. 一种用于实现权利要求1至4中任一项所述的生产可燃性气体方法的窑炉,其包括离心式粘附分离器、蓄热式换热器、两个旋风炉或反应塔、燃料或粉状物料输送及流量控制设备、气体输入设备、燃料输入口、气体输出口、阀门、气体换向闸板和烟气换向闸板,其特征在于:蓄热式换热器的两组蓄热室分置于离心式粘附分离器的两侧,并各自通过一个旋风炉或反应塔与离心式粘附分离器的进气口/出气口相连接;燃料或粉状物料输送及流量控制设备通过阀门和燃料输入口与旋风炉或反应塔相连;气体输入设备与蓄热式换热器的两组蓄热室分别相连,并通过两个气体换向闸板打开或关闭与对应蓄热室的连通状态;蓄热式换热器通过烟气换向闸板打开或关闭与气体输出口的连通状态。
16. 一种用于实现权利要求1至4中任一项所述生产可燃性气体方法的窑炉,其包括过滤式粘附分离器、蓄热式换热器、颗粒或块状物料加入设备、气体输入设备、气体输出口、气体换向闸板和烟气换 向闸板,其特征在于:过滤式粘附分离器的过滤层是颗粒或块状固体燃料,蓄热式换热器的两组蓄热室分置于过滤式粘附分离器的两侧;颗粒或块状物料加入设备设于过滤式粘附分离器的上部;气体输入设备与蓄热式换热器的两组蓄热室分别相连,并通过两个气体换向闸板打开或关闭与对应蓄热室的连通状态;蓄热式换热器通过烟气换向闸板打开或关闭与气体输出口的连通状态。”
复审请求人认为:1)对比文件1的收纳液态炉渣的容器置于外界采用液态排渣不为本领域常规技术手段。本申请采用沿水平方向开口的排液口,减小CO泄漏,还避免了淬冷液的使用。2)对比文件1的目的是希望炉渣粘度低、流动性好,而本申请融化状态粉尘粘度高,在自身重力作用下产生自然流平作用粘附厚度均匀,实现内壁的保温隔热、提高热利用效率的效果。对比文件1没有明确朝向内部的运动方向,分离效率低。3)本申请排渣不需要水;熔融排出物汇集,可提高可燃气体的含氢量;可提高热利用效率;离心式粘附分离器使内壁上粘附熔渣厚度均匀,提高热利用效率;过滤式分离器内过滤材料表面与高温气体接触,提高热利用效率;参数调整可提高分离效率及热利用效率。4)本申请解决了如何利用携带融化状态粉尘的高温气体的热量,发现换热器存在堵塞技术问题也为本申请具备创造性的因素。
合议组于2019年3月12日向复审请求人发出复审通知书,指出:权利要求2-7的修改不符合专利法实施细则第61条第1款的规定,复审请求人应当对该部分进行修改;权利要求1、8-16不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
对于复审请求人的意见,合议组认为:1)结合本领域公知(参见证据1),在燃料煤气的制备工艺中,收纳液态炉渣的容器可置于发生气化反应的气化室之外,且可通过本领域常规技术手段设置相关结构部件以防止CO泄漏以及外界空气从排渣口进入到气化室。本申请权利要求1中没有涉及是否设置淬冷液,且排出的液态熔渣不经水淬而直接进行后续处理如撇渣、成型等处理也仅是通过本领域常规技术手段便可做到。在采用液态排渣方式能够显而易见获得情况下,具体采用水平方向开口的排液口也仅是通过本领域的常规调整便能做到,其效果可预期。2)本申请权利要求1并没有定量记载炉渣的粘度,且对比文件1公开的液态炉渣11对应于本申请的熔化状态的粉尘,具有自身粘性,且也是在自身重力作用下流到聚壁部分14下端的排渣口5实现粘附于气化器壁上而与高温气体分离。也能够获得其相应的粘附厚度均匀、有利于粘附分离、具有相应的保温隔热及提高热利用效率的技术效果。对比文件1中气化室进行气化反应也存在高温气体,根据气体自身特定,夹杂有熔化状态炉渣,显然对内壁也进行了冲刷运动,即使没有明确记载运动朝向,但根据气体分子运动特点,显然也冲刷了气化室内壁,能够实现其相应的促进分离效果。3)采用液态排渣对于本领域技术人员来讲是容易做到的,根据后续实际处理工艺的需求,不论是采用垂直方向的排渣并水淬处理,还是水平排出并汇集后进行后续的熔液撇渣、铸浇成型等处理均是通过本领域常规技术手段便能做到。在可燃性气体如煤气的制备工艺中,采用含水蒸气的气体作为气化剂为本领域技术常识,其提高可燃气体中氢气含量在本领域技术人员的预料之中。结合本领域公知(参见证据1),采用蓄热式换热器换向操作以提高热利用效率对于本领域技术人员来讲是容易获得的。对于分离器类型,离心式分离器和过滤是分离器都是为了增加气体中液态杂质与粘附壁的接触几率从而提高分离效果的常规分离装置,其所能产生的技术效果可以预期。对于参数,通过有限试验调整便能获得如本申请限定的比例,其分离效果、热利用效果可以预期。4)证据1已经给出为提高热利用效率,充分回收利用高温气体的热量而引入换热器并将回收的热量用于加热输入的原料气的技术启示,即解决了利用携带融化状态粉尘的高温气体的热量的技术问题。在本申请的包含粘附分离器及换热器的装置及方法已经能够获得的情况下,显然也解决了防换热器堵塞的技术问题。
复审请求人于2019年4月25日提交了意见陈述书,并提交了权利要求书的修改替换页(共3页10项),主要修改方式为:基于前次修改文本,删除权利要求2-7,对权利要求1、8、11、12、13、14进行了技术特征的增加或删除。在独立权利要求1中增加特征“所述粘附分离器为离心式粘附分离器或过滤式粘附分离器,所述换热器是蓄热式换热器”。
修改后的权利要求书如下:
“1. 一种生产可燃性气体的方法,其特征在于,包括以下步骤:使携带熔化状态粉尘的高温气体冲刷粘附分离器的内壁,熔化状态的粉尘在自身粘性作用下粘附在粘附分离器的内壁上而与高温气体分离,粘附在内壁上的熔化状态粉尘在自身重力的作用下流到粘附分离器底部的排液口输出,净化后的高温气体从粘附分离器的出气口输入换热器换热冷却后再排出;换热器回收的热量用于加热输入粘附分离器的气体,被换热器加热后的气体是直接输入或进一步反应后再输入粘附分离器的,其从换热器吸收的热量单独或是与进一步反应继续增加的热量一起,使输出粘附分离器的气体温度一直高于熔化状态粉尘的熔点温度;所述粘附分离器为离心式粘附分离器或过滤式粘附分离器,所述换热器是蓄热式换热器。
2. 根据权利要求1所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)利用换热器将含氧气或水蒸汽的气体加热至200-1600℃作为气化剂;
(2)将粉状固体燃料分散到所述200-1600℃的气化剂中,二者发生气化反应生成温度高于固体燃料中所含灰份熔点温度的含CO、H2的高温可燃性气体和熔化状态灰份,将携带熔化状态灰份的高温可燃性气体输入粘附分离器中分离熔化状态灰份并输出净化后的高温可燃性气体;
(3)将净化后的高温可燃性气体输入步骤(1)所述的换热器中换热冷却至800℃以下再输出,回收的热量用于加热步骤(1)所述的含氧气或水蒸汽的气体;
(4)粘附在粘附分离器内壁上的熔化状态粉尘在自身重力的作用下流到粘附分离器底部两侧的水平排液口输出,其中一个排液口位于与高温气体进气口正对的粘附分离器内壁区域附近。
3. 根据权利要求1所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,所述粘附分离器内壁面积与所处理的高温气体的流量之比大于1(m2)/10000(m3/h),使高温气体携带的熔化状态粉尘的分离效率大于95%;或者所述粘附分离器内壁面积与所处理的高温气体的流量之比大于1(m2)/1000(m3/h),使高温气体携带的熔化状态粉尘的分离效率大于99%。
4. 根据权利要求1所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,所述换热器是蓄热式换热器,通过控制蓄热式换热器的换向操作时间控制净化后输出粘附分离器的高温气体的温度大于粉尘的熔点温度;所述粘附分离器为离心式粘附分离器、过滤式粘附分离器或者两种类型分离器的组合;离心式粘附分离器使携带熔化状态粉尘的高温气体在其内空中旋转,高温气体中携带的熔化状态粉尘即在离心力的作用下被甩离高温气体并粘附到分离器的内壁上,从而与高温气体分离;过滤式粘附分离器是使携带熔化状态粉尘的高温气体从其内由过滤材料堆砌成的过滤层的空隙中穿过,熔化状态的粉尘被粘附在过滤材料上而与高温气体分离。
5. 根据权利要求4所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,所述粘附分离器为离心式粘附分离器,离心式粘附分离器包括壳体、内空、至少一个进气口、至少一个出气口和至少一个排液口,内空由粘附分离器的内壁围成并为圆柱状,进气口和出气口开设于壳体端部并与内空连通,排液口开设于壳体位置较低的一端,并与内空的底部连接,粘附分离器的内壁上设置斜切于内空轴线的气体旋转导向条;所述粘附分离器的内壁为耐火材料。
6. 根据权利要求5所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,所述内空的数量为一个或一个以上,进气口和出气口分别开设于壳体的不同端部,一个以上的内空为并联结构并共用进气口、出气口和排液口;所述粘附分离器内壁面积与所处理的高温气体的流量之比大于1(m2)/10000(m3/h)。
7. 根据权利要求1至4中任一项所述的生产可燃性气体的方法,其特征在于,所述粘附分离器为过滤式粘附分离器,所述过滤式粘附分离器包括外壳、进气口、过滤层、出气口和排液口,所述过滤层是由过滤材料堆砌成的含有空隙的过滤层,过滤材料包括耐火材料或矿物原料中的一种或几种的组合。
8. 一种用于实现权利要求1至4中任一项所述的生产可燃性气体的方法的窑炉,其包括:离心式粘附分离器、过滤式粘附分离器、间壁式换热器、燃料或粉状物料输送及流量控制设备、气体输入设备、燃料输入口和气体输出口,其特征在于:将所述蓄热式换热器替换为所述间壁式换热器;所述离心式粘附分离器的出气口和过滤式粘附分离器的进气口连接,过滤式粘附分离器与离心式粘附分离器共用一个排液口;间壁式换热器包括两个管道,其中一个管道的入口与过滤式 粘附分离器的出气口连接,此管道的出口则为气体输出口;间壁式换热器的另一个管道入口与气体输入设备连接,此管道的出口则与离心式粘附分离器的进气口连接;燃料输入口开设于离心式粘附分离器的进气口附近,燃料和粉状物料输送和流量控制设备通过燃料输入口与离心式粘附分离器连接。
9. 一种用于实现权利要求1至4中任一项所述的生产可燃性气体方法的窑炉,其包括离心式粘附分离器、蓄热式换热器、两个旋风炉或反应塔、燃料或粉状物料输送及流量控制设备、气体输入设备、燃料输入口、气体输出口、阀门、气体换向闸板和烟气换向闸板,其特征在于:蓄热式换热器的两组蓄热室分置于离心式粘附分离器的两侧,并各自通过一个旋风炉或反应塔与离心式粘附分离器的进气口/出气口相连接;燃料或粉状物料输送及流量控制设备通过阀门和燃料输入口与旋风炉或反应塔相连;气体输入设备与蓄热式换热器的两组蓄热室分别相连,并通过两个气体换向闸板打开或关闭与对应蓄热室的连通状态;蓄热式换热器通过烟气换向闸板打开或关闭与气体输出口的连通状态。
10. 一种用于实现权利要求1至4中任一项所述生产可燃性气体方法的窑炉,其包括过滤式粘附分离器、蓄热式换热器、颗粒或块状物料加入设备、气体输入设备、气体输出口、气体换向闸板和烟气换向闸板,其特征在于:过滤式粘附分离器的过滤层是颗粒或块状固体燃料,蓄热式换热器的两组蓄热室分置于过滤式粘附分离器的两侧;颗粒或块状物料加入设备设于过滤式粘附分离器的上部;气体输入设备与蓄热式换热器的两组蓄热室分别相连,并通过两个气体换向闸板打开或关闭与对应蓄热室的连通状态;蓄热式换热器通过烟气换向闸板打开或关闭与气体输出口的连通状态。”
复审请求人认为:
本申请发现了换热器堵塞的问题及原因在于高温气体含有大量熔化状态的粉尘。对比文件1没有设换热器,不需要解决如何减轻换热器堵塞的问题。本申请背景技术列举的现有技术以及证据2采用激冷法,不需要解决换热器堵塞的问题,证据4(CN1047663A)认为现有技术由于灰分进入蓄热室,难以获得成功。本申请克服了技术偏见。本申请权利要求2采用“两个相对布置的水平排液口”且“其中一个排液口位于与高温气体进气口正对的粘附分离器内壁区域附近”的技术方案,能够完成融化态煤灰的及时排放,并同时能够有效的占据排液口空间,避免CO气体泄漏。权利要求3利用换热器回收高温气体的热量加热输入粘附分离器的气体,提高了输入粘附分离器的气体温度,弥补了增加内壁面积所增加的散热量,避免了输出粘附分离器的气体温度下降至粉尘熔点以下。权利要求4中对蓄热式换热器的换向操作进行控制,起到了缩小输入和输出粘附分离器的气体温差的作用,解决了如何缩小输入和输出粘附分离器的气体温差的技术问题。权利要求5限定粘附分离器的内壁为耐火材料,对蓄热式换热器的换向操作的控制减轻了内壁耐火材料开裂破坏的问题。权利要求6中为提高熔化状态粉尘分离效率而增加粘附分离器内壁面积与所处理的高温气体流量之比,如果过多地提高,增加的内壁散热量必然使出口温度下降到粉尘熔点温度以下。权利要求7在外壳散热面积没有增加的情况下大幅增加了内壁面积,提高了分离效率。权利要求8同样解决了如何减轻换热器堵塞的问题。权利要求10过滤式粘附分离器的进出气口随着蓄热式换热器的换向同步换向,保证了出气口输出的可燃性气体温度高于粉尘熔点温度,生产的可燃性气体中不会含有焦油。
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以作出审查决定。
二、决定的理由
1、关于审查文本
复审程序中,复审请求人于2019年4月25日提交了权利要求书的修改替换页(共3页10项)。本复审请求审查决定所针对的审查文本为:复审请求人于2019年4月25日提交的权利要求第1-10项,以及其于2015年12月25日提交的说明书第1-156段(第1-22页),说明书附图图1-13(第1-9页),说明书摘要和摘要附图。
2、关于专利法第22条第3款
专利法22条第3款规定:创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步。
要求保护的技术方案相对于最接近的现有技术存在区别技术特征,如果现有技术中给出将上述区别技术特征应用到该最接近现有技术以解决其存在的技术问题的启示,这种启示会使本领域的技术人员在面对所述技术问题时,有动机改进该最接近的现有技术并获得要求保护的技术方案,则该的技术方案对本领域技术人员而言是显而易见的,不具备创造性。
本决定引用以下对比文件及公知常识性证据:
对比文件1:CN101061204A,公开日为2007年10月24日;
证据1:中国硅酸盐学会编,《陶瓷?玻璃?水泥工业装备和自动化指南′99中国硅酸盐学会手册》,中国建材工业出版社出版,1999年4月第1版,第53页右栏第10-11行,第54页左栏第3段;
证据2:赵建军主编,《甲醇生产工艺》,化学工业出版社,2008年6月第1版,第46页最后两段,图2-24。
证据3:M·И·列兹尼柯夫等著,《热力发电厂蒸汽锅炉》,水利电力出版社,1989年6月第1版,第73页第3段,第74页第1段及最后一段。
就本申请而言,权利要求1-10不具备创造性,理由如下:
1、权利要求1要求保护一种生产可燃性气体的方法。对比文件1公开了一种燃料汽化以形成合成气和炉渣的装置,并具体公开了如下内容(参见说明书第3页倒数第2段至第4页第3段,第7页第4段,图1-2):参看图1,其中示意性地示出了气化器装置或气化器3的底端,其用于产生至少包含CO和H2的合成气体(即公开了一种用于生产可燃性气体的方法)。在煤炭气化设备中,在存在氧气或存在含氧气体的煤炭气化器中,在1000℃到3000℃的较高温度下(可知所产生的合成气为高温气体),且在约1bar到70bar优选7bar到70bar的压力下,通过部分地燃烧碳质燃料如煤炭。气化器3可为竖直的椭球形容器,该气化器具有为压力壳1形式的外壳,优选为具有大致圆锥形或凸出的上端和下端的圆筒状。
气化室2由四周的气化器壁4所限定,气化器3在直接相对的位置具有燃烧器,氧气和燃料通过所述燃烧器而传到气化室2,气化室构成了反应室,燃料在反应室中被部分氧化从而形成合成气体。在燃料燃烧期间,气化器壁4有助于将不能燃烧的炉灰同所述燃料分开。在操作期间,会形成液态炉渣11并且所述炉渣向下落入会聚壁部分14,在会聚壁部分14下端具有排渣口5或出渣口。液态炉渣11通过排渣口5排出(液态炉渣11对应于本申请的熔化状态的粉尘,由四周气化器壁限定的气化室对应于本申请的粘附分离器,液态炉渣也即熔化状态的粉尘在气化室内高温气体的携带下冲刷气化器壁,并在自身粘性作用下粘附在气化器壁上而实现与气化器内高温气体分离,粘附在内壁上的液态炉渣即熔化状态的粉尘在自身重力的作用下流到气化室底部的排渣口也即排液口排出)。炉渣11从排渣口5沿着自由落体轨道下落入渣池15中,渣池15固定在压力壳1下部的渣池容器8中。渣池容器8中充满作为淬火液的水。在操作期间,液态炉渣11的小液滴即所谓的飞渣可与热挡板21的不耐火部分接触。
可见,对比文件1实质上公开了一种生产可燃性气体的方法,由于上述液态炉渣的分离获得净化后的高温气体。
权利要求1相比于对比文件1的区别在于:权利要求1限定净化后的高温气体从粘附分离器的出气口输入换热器冷却后再排出,换热器回收的热量用于加热输入粘附分离器的气体,加热后的气体直接或进一步反应后输入粘附分离器,其利用吸收的热量或反应产生的热量使输出粘附分离器的气体温度始终高于粉尘熔点温度,限定粘附分离器为离心式粘附分离器或过滤式粘附分离器,换热器是蓄热式换热器。基于上述区别可以确定权利要求1实际解决的问题是:如何回收利用净化后高温气体的热量。
对于上述区别,本领域公知:火焰熔炉的节能方法包括采用蓄热室、换热器以及燃料中采用氧气代替空气。蓄热室和换热器能从熔窑排出的废气中回收50-70%热量。窑内的火焰每20-30min向逆方向流动一次,用于燃烧反应的冷空气交替通过,与热废气进行热交换后使其温度达到200-400℃。换热器是空气通过陶瓷或金属材料制的交换器,从排气中回收热能。蓄热式或换热器会受到排气中粉尘的侵蚀(参见证据1)。为充分回收利用高温气体的热量,本领域技术人员能够想到将对比文件1排出的经历了炉渣(粉尘)分离的高温气体输入到蓄热式换热器换热冷却后再排出,并将回收的热量用于加热输入的原料气也即加热输入气化反应室的气体,使被加热后的气体直接输入或进一步反应后再输入到气化反应室(也即粘附分离器),具体换热器采用蓄热式换热器是显而易见的。另外,本领域公知:对于水煤浆气化工艺,水煤浆和氧气喷入反应室后,温度为1300-1500℃条件下,迅速完成气化反应,气化反应温度高于煤灰熔点,以便实现液态排渣(参见证据2)。对于液态排渣燃烧室,为保证液态排渣,靠近炉膛下部炉墙处和炉底区的烟气温度必须高于渣的流动温度—液态渣正常流动的温度,渣首先在炉墙上凝结,而后在炉底上凝结(参见证据3)。在上述技术常识基础上,为迅速完成气化反应以及便于进行液态排查,回收的热量或反应产生的热量使输出粘附分离器的气体温度始终高于粉尘熔点温度对于本领域技术人员来讲是容易想到及做到的。对于粘附分离器的具体结构,本领域公知(参见证据3):液态排渣燃烧室常用的旋风燃烧方法,实质在于,以很高速度切向送入前置炉的二次空气或从燃烧器射出的切线方向的煤粉空气射流在前置炉内卷动火炬。前置炉里的燃料微粒受到两个力的作用:把它甩向前置炉内壁的离心力;同前置炉的烟气一起携带微粒的空气流动力。强烈的旋流运动可以保证以液态方式更多地捕捉渣。基于上述旋风离心的捕捉渣的技术常识,本领域技术人员容易想到对粘附分离器的结构进行选择、调整,如选用离心式粘附分离器以更多地捕捉渣。同时,过滤式粘附分离器也为提高分离效果的粘附分离器常用类型。
由此可见,在对比文件1的基础上结合本领域公知常识得到权利要求1所限定的上述技术方案对于本领域技术人员而言是显而易见的,权利要求1不具有突出的实质性特点,因而不具备创造性。
2、从属权利要求2对权利要求1进行了进一步的限定。由上文可知,对比文件1公开了通过在含氧气(相当于气化剂)的气化器3中部分的燃烧碳质燃料从而生产含CO和H2的合成气体(即高温可燃性气体)的技术方案,其中燃烧的环境温度为1000-3000℃(与200-1600℃的范围存在重叠);同时在燃烧过程中,炉渣灰分熔化成液态(即气化反应生成温度高于灰份熔点温度),并被粘附在气化器壁4上,液态炉渣即熔化状态的粉尘在自身重力的作用下流到气化室底部的排渣口也即排液口排出从而与高温气体分离即得到净化后的高温可燃性气体(参见说明书第3页倒数第2段至第4页第3段,第7页第4段,图1-2)。根据权利要求1的评述,使用换热器回收排出的高温气体的热量,回收的热量用于加热原料气如前述的氧气,使高温气体冷却后排出仅是结合本领域技术常识容易获得,具体将排出的高温气体冷却到800℃以下的温度仅是通过上述公知常识能够显而易见的获得。将粉末状燃料分散到气化剂中为生产可燃性气体的常规原料混料方式。在液态排渣方式能够显而易见获得的情况下,具体排渣口也即排液口设于分离器两侧水平设置,并将其中一个排液口位于高温气体进气口正对的粘附分离器内壁区域附近仅是通过本领域的常规设置及简单调整便能获得。因此,在其引用的权利要求1不具备创造性的情况下,权利要求2也不具备创造性。
3、从属权利要求3对权利要求1进行了进一步的限定。但在本领域中,通过降低气体相对于粘附壁面的流动速度,从而增加液态杂质与粘附壁面的接触几率以提高对液态杂质的分离效率是本领域技术人员的一种常规手段,通过有限试验调整便能获得如权利要求3中限定的比例,其分离效果可以预期。因此,在其引用的权利要求1不具备创造性的情况下,权利要求3也不具备创造性。
4、从属权利要求4对权利要求1进行了进一步的限定。首先,蓄热式换热器是本领域常规的换热器形式(参见公知证据1),并结合上述证据1中热量回收方式,具体通过换热器的换向操作时间控制净化后气体的温度高于粉尘熔点是显而易见的。此外,对比文件1公开了通过粘附壁分离高温气体中的液态炉渣的技术方案。而在本领域中,权利要求4中所述的离心式分离器和过滤是分离器都是为了增加气体中液态杂质与粘附壁的接触几率从而提高分离效果的常规分离装置,其所能产生的技术效果可以预期。因此,在其引用的权利要求1不具备创造性的情况下,权利要求4也不具备创造性。
5、从属权利要求5对其引用的权利要求4进行了进一步的限定。由上文可知,对比文件1所公开的气化装置还包括与气化器分开布置的燃烧器,所述燃烧器中产生的气体在气化器中进一步反应生成合成气,同时,合成气中的液态灰渣被粘附到气化器壁上,脱灰后的净化气体从气化器中排出。基于上述内容,本领域技术人员可以确定:所述气化室相当于粘附分离器,其包括壳体、由气化器内壁围成的圆柱状内空、至少一个进气口、至少一个出气口和位于气化室较低位置处与内空的底部连接的出渣口即排液口。进气口、出气口显然与内空连通,将其设在壳体端部为常规设置。为了增加所述气化器内液态灰渣与气化器壁的接触几率,而将所述气化器具体选择为离心式,并在其内壁上设置斜切的气体旋转导向条是本领域技术人员的常规手段。粘附分离器的内壁采用能够耐高温的耐火材料为本领域常规选择。因此,在其引用的权利要求均不具备创造性的情况下,权利要求5也不具备创造性。
6、从属权利要求6-7分别对其引用的权利要求进行了进一步的限定。但将所述粘附分离器的内空设置为多个并联的形式,且共用进气口、出气口和排液口是本领域技术人员的常规手段,而将所述进气口和出气口设置于壳体的不同端部是本领域技术人员的常规选择,其技术效果可以预期。此外,由上文可知,采用过滤方式从气体中分离液态杂质是本领域的一种常规分离方式,在此基础上,为所述过滤式粘附分离器配置外壳、进气口、过滤层、出气口和排液口是本领域技术人员的常规手段。为防止高温的液态灰损伤过滤材料而影响生产,本领域技术人员容易想到采用耐火材料或者矿物原料制备过滤层。通过降低气体相对于粘附壁面的流动速度,增加液态杂质与粘附壁面的接触几率以提高对液态杂质的分离效率是本领域技术人员的一种常规手段,通过有限试验调整便能获得如权利要求6中限定的比例。因此,在其引用的权利要求均不具备创造性的情况下,权利要求6-7也不具备创造性。
7、权利要求8要求保护一种用于实现权利要求1至4任一项所述的生产可燃性气体的方法的窑炉。由前述评述可见,权利要求1所述的生产可燃性气体的方法相对于对比文件1、本领域公知常识及常用技术手段不具备创造性。同时,对比文件1公开了一种燃料气化装置,具体公开的内容参见对权利要求1的评述,其实质上公开了一种燃烧碳质燃料生产含CO和H2的可燃性合成气的窑炉。且由其生产合成气的工艺可见其窑炉必然包括燃料输送设备,气体输入设备、燃料输入口和气体输入口。
权利要求8相比于对比文件1,其区别还在于:包括离心式粘附分离器、过滤式粘附分离器、间壁式换热器,流量控制设备,并对各元件的连接关系进行限定。
采用离心或过滤的方式从气体中除去液态杂质是本领域的一种常规分离方式,根据前文评述,对比文件1公开了一种使用气化室内气化器壁粘附分离高温合成气中的液态灰的技术方案,结合上述公知常识及常规技术手段,为获得充分分离的效果,设置离心和过滤式粘附分离器,并在所述离心式粘附分离器的下游增加设置过滤式离心分离器从而对高温气体中的液态灰进行二次分离,以及具体的使用间壁式换热器将充分燃烧反应后且经离心式粘附分离器处理的高温气体的热量回收用于预热气化剂对于本领域技术人员来讲是容易做到的,其技术效果可以预期。在回收高温气体中热量的方式能够显而易见获得情况下,容易获得权利要求8中的管道具体连接方式。此外,为很好的控制反应,设置流量控制设备以及将燃料输入口设置于离心式粘附分离器的进气口处,并将燃料和粉状物料输送和流量控制设备通过燃料输入口与离心式粘附分离器连接以添加燃料是本领域技术人员的常规设置方式。
由此可见,在对比文件1的基础上结合本领域的技术常识及常规手段从而得到权利要求8所限定的技术方案对于本领域技术人员而言是显而易见的,权利要求8不具有突出的实质性特点,因而不具备创造性。
8、权利要求9要求保护一种用于实现权利要求1至4任一项所述的生产可燃性气体的方法的的窑炉。由前述评述可见,权利要求1所述的生产可燃性气体的方法相对于对比文件1、本领域公知常识及常用技术手段不具备创造性。同时,对比文件1公开了一种燃料气化装置,具体公开的内容参见对权利要求1的评述,其实质上公开了一种燃烧碳质燃料生产含CO和H2的可燃性合成气的窑炉。且由其生产合成气的工艺可见其窑炉包括燃料输送设备,气体输入设备、燃料输入口和气体输入口。
权利要求9相比于对比文件1,其区别还在于:包括离心式粘附分离器、蓄热式换热器、两个旋风炉或反应塔、流量控制设备、阀门、气体换向闸板和烟气换向闸板,蓄热式换热器的两组蓄热室分置于离心式粘附分离器的两侧,对各元件的具体连接方式进行限定。
结合前文评述,对比文件1公开了可通过气化室内气化器壁粘附作用从高温烟气中除去液态灰的气化器,所述气化器具有燃烧器。而在本领域中,旋风炉或反应塔是一种常规的燃烧或反应设备,将所述粘附分离器具体选择为离心式为常规选择。前述证据1除了给出使用蓄热室和换热器回收高温气体余热用于预热原料空气的启示外,还公开:通常在池窑侧面或底部建有蓄热式或换热器以预热空气(参见证据1)。因此,使用两组蓄热室分置于粘附分离器的两侧,并各自通过一个旋风炉或反应塔与离心式粘附分离器的进气口/出气口相连接对于本领域技术人员来讲是显而易见的。为很好的控制反应,设置流量控制设备为技术常识。采用如权利要求9中的阀门、气体换向闸板、烟气换向闸板切换气体通路的连通状态的具体连接方式仅是通过本领域技术人员的常规操作便可获得。
由此可见在,在对比文件1的基础上结合本领域的技术常识及常规手段从而得到权利要求9所限定的技术方案对于本领域技术人员而言是显而易见的,权利要求9不具有突出的实质性特点和显著的进步,因而不具备创造性。
9、权利要求10要求保护一种用于实现权利要求1至4任一项所述的生产可燃性气体的方法的的窑炉。由前述评述可见,权利要求1所述的生产可燃性气体的方法相对于对比文件1、本领域公知常识及常用技术手段不具备创造性。同时,对比文件1公开了一种燃料气化装置,具体公开的内容参见对权利要求1的评述,其实质上公开了一种燃烧碳质燃料生产含CO和H2的可燃性合成气的窑炉。且由其生产合成气的工艺可见其窑炉包括物料加入设备,气体输入设备、燃料输入口和气体输入口。
权利要求10相比于对比文件1,其区别还在于:包括过滤式粘附分离器、蓄热式换热器、气体换向闸板和烟气换向闸板,蓄热式换热器的两组蓄热室分置于离心式粘附分离器的两侧,对各元件的具体连接方式进行限定。
结合前文评述,对比文件1公开了一种使用气化室内气化器壁粘附分离高温合成气中的液态灰的技术方案。同时,当将气化剂输入到已经堆砌有颗粒或块状固体燃料的反应室时,颗粒或块状固体燃料自身也起到过滤作用,也即作为过滤层实现过滤式粘附分离。前述证据1除了给出使用蓄热室和换热器回收高温气体余热用于预热原料空气的启示外,还公开:通常在池窑侧面或底部建有蓄热式或换热器以预热空气(参见证据1)。因此,使用两组蓄热室分置于粘附分离器的两侧,对于本领域技术人员来讲是显而易见的。将物料加入设备设于过滤式粘附分离器的上部、气体输入设备与换热器的两组蓄热室分别相连以及采用如权利要求10中的气体换向闸板、烟气换向闸板切换气体通路的连通状态的具体连接方式仅是通过本领域技术人员的常规操作便可获得。
由此可见在,在对比文件1的基础上结合本领域的技术常识及常规手段从而得到权利要求10所限定的技术方案对于本领域技术人员而言是显而易见的,权利要求10不具有突出的实质性特点和显著的进步,因而不具备创造性。
3、关于复审请求人的意见陈述
1)复审请求人认为:本申请发现了换热器堵塞的问题及原因在于高温气体含有大量熔化状态的粉尘。对比文件1没有设换热器,也没有要求输出粘附分离器的气体温度高于熔化状态粉尘的熔点温度,粉尘已经凝固为固体,不需要解决如何减轻换热器堵塞的问题。本申请背景技术列举的现有技术以及证据2中均采用激冷的方法冷却凝固高温可燃性气体携带的熔化状态粉尘,说明其为普遍做法,不需要解决换热器堵塞的问题。证据1指出排气中粉尘会严重侵蚀蓄热室,蓄热室或换热器会增加生产成本,本领域技术人员没有动机将对比文件1与蓄热室或换热器结合,同时请求人给出专利文献CN1047663A作为证据4,认为现有技术由于灰分进入蓄热室,难以获得成功,进而认为本申请克服了技术偏见。对比文件1的气化室中,炉灰容易随气流从出气口排出,而本申请权利要求1使用离心式分离器、过滤式分离器,提高了熔化状态粉尘的效率,减轻了换热器的堵塞。
合议组认为:
首先,回收高温烟气的热量时,烟气中的粉尘会造成换热器的堵塞,作为本领域技术人员,容易意识到该技术问题。且公知证据1也公开:蓄热室或换热器会受到排气中粉尘的侵蚀(参见证据1),对换热器的侵蚀与导致换热器的堵塞是相通的,该问题的发现并不能使本申请具备创造性。
本申请主要是使用换热器回收净化后高温气体的热量,并将其用于加热输入粘附分离器的气体,既有利于回收高温气体中的热量,又避免了换热器的堵塞,使净化后高温气体的热量更易于回收。虽热对比文件1因没有设换热器,不需要解决如何减轻换热器堵塞的问题,但其存在如何节能即如何回收高温气体热量的技术问题,基于该技术问题,本领域有动机在现有技术中寻找解决该技术问题的技术手段。正如前述评述,证据1明确给出了合适的节能方法,即为充分回收利用高温气体的热量,采用蓄热室、换热器回收热量,并用于加热原料气,本领域技术人员显然能够想到将对比文件1排出的经历了炉渣(粉尘)分离的高温气体输入到换热器换热冷却后再排出,并将回收的热量用于加热输入的原料气也即加热输入气化反应室的气体。虽然证据1指出排气中粉尘会严重侵蚀蓄热室,蓄热室或换热器会增加生产成本,但对比文件1已然对高温烟气中的粉尘进行了分离,因而能够引入蓄热室换热器。虽然证据1记载所述的蓄热室或换热器需要建筑成本,但其考虑的前提是:如果熔化区面积小于10-20m2,采用没有热回收的火焰熔窑直接排出燃气更经济(参见证据1,第54页左栏第4段)。当熔化区面积较大,综合权衡蓄热室或换热器的成本以及其所能产生的节能效益,本领域技术人员完全能够想到使用蓄热室或换热器进行热量回收的方案,上述技术内容的结合并不存在技术上的障碍。同时,本领域公知:对于液态排渣燃烧室,为保证液态排渣,靠近炉膛下部炉墙处和炉底区的烟气温度必须高于渣的流动温度—液态渣正常流动的温度,渣首先在炉墙上凝结,而后在炉底上凝结(参见证据3)。证据3中的上述液态排渣温控要求结合证据1中有关蓄热室或换热器会受到排气中粉尘的侵蚀的技术内容,为顺利、高效的进行液态排查,使输出粘附分离器的气体温度始终高于粉尘熔点温度对于本领域技术人员来讲是容易想到及做到的。
虽然本申请背景技术列举的现有技术以及证据2中采用激冷的方法导致不需要解决换热器堵塞的问题,证据4认为现有技术由于灰分进入蓄热室,难以获得成功,但它们仅是现有技术的列举,且由前述评述可见,在对比文件1的基础上前述技术常识,能够显而易见的获得如本申请的换热器回收热能、热能利用方式以及使输出粘附分离器的气体温度一直高于熔化状粉尘的熔点温度以防换热器堵塞的技术内容,可见,本申请权利要求1并没有克服技术偏见。
对于分离方式,对比文件1虽然没有具体公开,但本领域公知(参见证据3):液态排渣燃烧室常用的旋风燃烧方法,其实质在于,以很高速度切向送入前置炉的二次空气或从燃烧器射出的切线方向的煤粉空气射流在前置炉内卷动火炬。前置炉里的燃料微粒受到两个力的作用:把它甩向前置炉内壁的离心力;同前置炉的烟气一起携带微粒的空气流动力。强烈的旋流运动可以保证以液态方式更多地捕捉渣。基于上述旋风离心的捕捉液渣的技术常识,本领域技术人员容易想到对粘附分离器的结构进行选择、调整,如选用离心式粘附分离器以更多地捕捉液渣。同时,过滤式粘附分离器也为提高分离效果的粘附分离器常用类型。且上述分离效果的提高,减轻了换热器的堵塞也在本领域技术人员的预料之中。
2)复审请求人认为:本申请权利要求2采用“两个相对布置的水平排液口”且“其中一个排液口位于与高温气体进气口正对的粘附分离器内壁区域附近”的技术方案,能够完成融化态煤灰的及时排放,并同时能够有效的占据排液口空间,避免CO气体泄漏。铁水有足够流动性,排液口数量和位置可以随意设定,但熔融煤灰排液口收一定限制,需要结合湍流、流体力学和分子力学的分析。
合议组认为:发明是否具备创造性,应当基于所属技术领域的技术人员的知识和能力进行评价。对于所属领域的技术人员,其知晓申请日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识,并且具有常规实验手段的能力。基于前述评述,在液态排渣方式能够显而易见获得的情况下,具体排渣口也即排液口设于分离器两侧,水平设置,并将其中一个排液口位于高温气体进气口正对的粘附分离器内壁区域附近仅是通过本领域的常规设置及简单调整便能获得,且其所能产生的排渣、防漏气的效果也在本领域技术人员的预期范围之内。虽然熔融煤灰与铁水流动性有差异,但上述相对对称布置的水平排液口以及和高温气体的进气口相对位置关系仅是气液分离方式的常规设置方式,并不需要花费创造性的劳动。
3)复审请求人认为:本申请权利要求3利用换热器回收高温气体的热量加热输入粘附分离器的气体,提高了输入粘附分离器的气体温度,弥补了增加内壁面积所增加的散热量,避免了输出粘附分离器的气体温度下降至粉尘熔点以下。
合议组认为:证据1已经给出换热器回收高温气体的热量加热输入粘附分离器的气体的技术启示,具体参见前述第1)点的评述,显然也能够获得其相应的提高输入粘附分离器的气体温度,弥补增加内壁面积所增加的散热量,避免输出粘附分离器的气体温度下降至粉尘熔点以下的技术效果。
4)复审请求人认为:本申请权利要求4中对蓄热式换热器的换向操作进行控制,起到了缩小输入和输出粘附分离器的气体温差的作用。权利要求5限定粘附分离器的内壁为耐火材料,对蓄热式换热器的换向操作的控制减轻了内壁耐火材料开裂破坏的问题。
合议组认为:证据1已经公开:火焰熔炉的节能方法包括采用蓄热室、换热器以及燃料中采用氧气代替空气。蓄热室和换热器能从熔窑排出的废气中回收50-70%热量。窑内的火焰每20-30min向逆方向流动一次,用于燃烧反应的冷空气交替通过,与热废气进行热交换后使其温度达到200-400℃。基于上述技术常识,本领域技术人员容易想到对蓄热式换热器的换向操作进行控制,进而也能够获得其缩小输入和输出粘附分离器的气体温差的技术效果。采用耐高温的耐火材料作为粘附分离器的内部为本领域常规选择,进而上述对蓄热式换热器的换向操作的控制也能够减轻内壁耐火材料开裂破坏。
5)复审请求人认为:本申请权利要求6中为提高熔化状态粉尘分离效率而增加粘附分离器内壁面积与所处理的高温气体流量之比,如果过多地提高,增加的内壁散热量必然使出口温度下降到粉尘熔点温度以下。
合议组认为:首先,本申请权利要求6记载的是“所述粘附分离器内壁面积与所处理的高温气体的流量之比大于1(m2)/10000(m3/h)”,即记载的是一下限值,并没有涉及上限值,因而与复审请求人所述的“如果过多地提高,增加的内壁散热量必然使出口温度下降到粉尘熔点温度以下”效果不对应。同时,针对通过降低气体相对于粘附壁面的流动速度,增加液态杂质与粘附壁面的接触几率以提高对液态杂质的分离效率是本领域技术人员的一种常规手段,通过有限试验调整便能获得如权利要求6中限定的比例,其分离效果可以预期。
6)复审请求人认为:权利要求7在外壳散热面积没有增加的情况下大幅增加了内壁面积,提高了分离效率。
合议组认为:采用过滤方式从气体中分离液态杂质是本领域的一种常规分离方式,过滤方式所具有的外壳面积不变但其内部过滤材料增加接触面积以提高分离效率的效果对于本领域技术人员来讲是显而易见的。
7)复审请求人认为:权利要求8同样解决了如何减轻换热器堵塞的问题。
合议组认为:有关如何减轻换热器堵塞的问题参见前述意见1)。
8)复审请求人认为:权利要求10过滤式粘附分离器的进出气口随着蓄热式换热器的换向同步换向,保证了出气口输出的可燃性气体温度高于粉尘熔点温度,生产的可燃性气体中不会含有焦油。
合议组认为:有关蓄热式换热器的换向控制参见前述意见4),进而与蓄热式换热器相连的过滤式粘附分离器的进出气口也进行同步换向是显而易见的。结合前述有关回收热量的利用以及液态排渣的温控需求以及蓄热室或换热器会受到排气中粉尘侵蚀、堵塞问题的技术内容,使出气口输出的可燃性气体温度高于粉尘熔点温度,生产的可燃性气体中不含有焦油对于本领域技术人员来讲是容易想到及做到的。
因此,复审请求人的上述意见陈述不具有说服力。
基于上述事实和理由,合议组作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2017年11月6日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,请求人可自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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