发明创造名称：一种工业锅炉分级燃烧补燃风低氮装置
外观设计名称：
决定号：186379
决定日：2019-07-22
委内编号：1F257753
优先权日：
申请（专利）号：201610291442.5
申请日：2016-05-05
复审请求人：上海华之邦科技股份有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：梁月明
合议组组长：芦秋敏
参审员：谢磊
国际分类号：F23L9/06
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：一项权利要求所要求保护的技术方案与最接近现有技术存在区别特征，如果该区别特征是本领域技术人员在对比文件所给出技术启示的基础上结合本领域公知常识可以得到的，并未带来预料不到的技术效果，则该权利要求不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201610291442.5，名称为“一种工业锅炉分级燃烧补燃风低氮装置”的发明专利申请(下称本申请)。本申请的申请人为上海华之邦科技股份有限公司，申请日为2016年5月5日，公开日为2016年8月10日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年6月20日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-4相对于对比文件1（CN204494379U，公告日为2015年7月22日）和本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为：申请日提交的摘要附图、说明书附图图1-图3、说明书摘要、说明书第1-22段；2017年12月12日提交的权利要求第1-4项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种工业锅炉分级燃烧补燃风低氮装置，包括燃烧器喉口、燃烧室和炉壁，其特征在于：还包括补燃风引风管和与所述引风管管路连接相通的分配管，所述引风管沿所述炉壁轴向设置，所述分配管沿所述炉壁环绕所述燃烧室并与所述燃烧室的中轴线相互垂直，置于所述燃烧室0.3v～1v位置，所述分配管的内侧面置有多个朝向所述燃烧室炉芯的补燃风喷管。
2. 根据权利要求1所述一种工业锅炉分级燃烧补燃风低氮装置，其特征在于：所述引风管的端部与燃烧器喉口进风管管道连接相通，将所述喉口进风管中的部分助燃空气分流引入引风管中，所述引风管和与之连接相通分配管置于所述燃烧室内。
3. 根据权利要求1所述一种工业锅炉分级燃烧补燃风低氮装置，其特征在于：所述引风管的端部与燃烧器外气源管道连接相通，所述引风管和与之连接相通分配管置于所述燃烧室外，所述分配管的内侧面置有多个补燃风喷管，所述炉壁上与所述分配管的内侧面置有的补燃风喷管相应位置置有喷管安装孔，将补燃风喷管置于所述安装孔内。
4. 根据权利要求1所述一种工业锅炉分级燃烧补燃风低氮装置，其特征在于：所述分配管数量至少一组。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服,于2018年8月1日向国家知识产权局提出了复审请求，同时修改了权利要求书，将原权利要求2的附加技术特征加入原权利要求1中形成新的权利要求1，并对其他权利要求的序号和引用关系做适应性修改。复审请求人认为：本申请是一种工业锅炉分级燃烧补燃风低氮装置，引风管将燃烧室喉口进风管中的部分助燃空气分流引入引风管中，通过空气分级燃烧和浓淡燃烧技术相结合使主燃烧中心区还原性气氛得以强化，生成还原性更强的HCN，进而使得工业燃气锅炉排放的NOx含量大大降低；对比文件1公开的是一种大空间空气分级燃烧锅炉，其主风管与分风管为相互独立的结构，并不存在分风管对主风管分流的结构，本申请为工业燃气锅炉，燃气成分比较简单且易燃易爆，对比文件1中为电站锅炉，其燃煤锅炉容量大，且燃煤锅炉煤炭成分复杂，本申请与对比文件1锅炉内部结构、锅炉的大小、燃料的种类以及燃烧机理均完全不同，烟气在锅炉中的停留时间也不同。另外，现有技术中并没有关于将空气分级燃烧和浓淡燃烧技术应用到工业燃气锅炉的相关记载，因此，在对比文件1的基础上并不容易想到本申请“引风管将燃烧室喉口进风管中的部分助燃空气分流引入引风管中，使得空气分级燃烧和浓淡燃烧技术相结合”的技术方案。本申请通过将分配管设置在距离燃烧室入口0.3v-1v（v为烟气流速）位置处，使得锅炉在保证排烟温度适当，锅炉效率高的基础上，最大程度的降低了工业燃气锅炉中NOx的排放。而对比文件1中，主风管与分风管之间相隔的距离为5.5-12米，与本申请中“0.3v-1v”是完全不同的，本申请“将分配管（即补燃风位置）设置在距离燃烧室入口0.3V-1V位置”并不是本领域的常规设置。复审请求时新修改的权利要求书如下：
“1. 一种工业锅炉分级燃烧补燃风低氮装置，包括燃烧器喉口、燃烧室和炉壁，其特征在于：还包括补燃风引风管和与所述引风管管路连接相通的分配管，所述引风管沿所述炉壁轴向设置，所述分配管沿所述炉壁环绕所述燃烧室并与所述燃烧室的中轴线相互垂直，置于所述燃烧室0.3v～1v位置，所述分配管的内侧面置有多个朝向所述燃烧室炉芯的补燃风喷管；
所述引风管的端部与燃烧器喉口进风管管道连接相通，将所述喉口进风管中的部分助燃空气分流引入引风管中，所述引风管和与之连接相通分配管置于所述燃烧室内。
2. 根据权利要求1所述一种工业锅炉分级燃烧补燃风低氮装置，其特征在于：所述引风管的端部与燃烧器外气源管道连接相通，所述引风管和与之连接相通分配管置于所述燃烧室外，所述分配管的内侧面置有多个补燃风喷管，所述炉壁上与所述分配管的内侧面置有的补燃风喷管相应位置置有喷管安装孔，将补燃风喷管置于所述安装孔内。
3. 根据权利要求1所述一种工业锅炉分级燃烧补燃风低氮装置，其特征在于：所述分配管数量至少一组。”。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年8月17日依法受理了该复审请求，并将其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，（1）对发明创造性的评价应当针对权利要求限定的技术方案进行，发明对现有技术作出贡献的技术特征应当写入权利要求中，而对于申请人陈述的“本申请为工业燃气锅炉”在权利要求中并没有记载。因此，在评述创造性时，均不予考虑。（2）对于燃烧机理问题，本申请的补燃风其实质为燃尽风，空气分级燃烧是通过调整燃烧器及附近区域或整个炉膛区域内空气和燃料的混合状态，使得燃料经过“富燃料燃烧”和“富氧燃烧”两阶段，从而实现NOx生产量下降的燃烧控制技术。本申请保护的即为一种空气分级燃烧技术。而对比文件1也公开了该锅炉采用空气分级燃烧，将空气通过主风管与分风管将空气送入炉膛燃烧，实现分级燃烧以降低NOx排放，因此对比文件1的燃烧机理与本申请相同。（3）对于分配管的布置问题，为降低NOx排放，使得炉膛合理的分为主燃烧区、还原区域和燃尽区。主燃区与还原区即为浓燃烧区，燃尽区即为淡燃烧区。为降低NOx排放，根据不同炉膛的尺寸，合理组织炉膛的“富燃料燃烧”和“富氧燃烧”两阶段，对于燃尽风的位置选择，为本领域技术人员根据实际炉膛尺寸以及炉膛内燃烧优化所得。并且，对于补燃风的引入方式，其通过与主风管通过支路分配还是直接外接气源，均为本领域技术人员通过常规技术手段就能得到，其效果可预期。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。
合议组于2019年1月24日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-3不具备创造性，并对意见陈述做了针对性答复。
复审请求人于2019年3月1日提交了意见陈述书，并修改了申请文件，将说明书部分技术特征“所述工业锅炉分级燃烧补燃气低氮装置用于燃气锅炉；所述“燃烧器喉口(1)的下游烟气方向至引入补燃风之前”是浓燃烧区，即高温缺氧燃烧区，过量空气系数在0.8～1该区域内的燃料由于高温缺氧而能产生大量的CO、H2、C以及HCN等还原性物质，从而能抑制NO的产生，或者将已经生成的NO还原为N2，减少NOx的产生；引入补燃风之后是淡燃烧区，从所述引风管2中引入的补燃风占燃烧所需总风量的5～25％”加入原权利要求1中。复审请求人认为修改后的权利要求具备创造性。
合议组于2019年4月12日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-3不具备创造性，并对意见陈述做了针对性答复。
复审请求人于2019年5月24日提交了意见陈述书，并修改了申请文件，将说明书部分技术特征“所述燃烧器喉口设置在所述燃烧室端部的中心位置，所述喉口进风管设置在燃烧室喉口中”加入权利要求1。复审请求人认为修改后的权利要求具备创造性。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出复审请求审查决定。
二、决定的理由
（一）审查文本的认定
复审请求人在提交复审意见陈述书时提交了修改文本，经审查，该修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定，因此复审通知书针对的文本为：申请日提交的摘要附图、说明书附图图1-图4、说明书摘要、说明书第[0001]-[0022]段；2019年5月24日提交的权利要求第1-3项。
（二）关于创造性
专利法第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。
一项权利要求所要求保护的技术方案与最接近现有技术存在区别特征，如果该区别特征是本领域技术人员在对比文件所给出技术启示的基础上结合本领域公知常识可以得到的，并未带来预料不到的技术效果，则该权利要求不具备创造性。
权利要求1-3不具备创造性
1、权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求1要求保护一种工业锅炉分级燃烧补燃风低氮装置。对比文件1公开了一种大空间空气分级燃烧锅炉，同时公开了一种工业锅炉分级空气分级燃烧低氮装置，并具体公开了如下技术内容（参见说明书第[0004]段至第[0043]段、附图）：其包括燃烧室和炉壁、设置在主燃区的主风管2和补燃区的分风管3（对应于本申请中的分配管），分风管3通过喷嘴朝向燃烧室将补燃风喷入燃尽区以降低NOx排放，主风管与分风管的距离为5.5-12米，可以适用于大小与类别不同的各种锅炉。分风管中的燃尽风占总风量的35％一40％。同时，对比文件1还隐含公开了向分风管3供风的主引风管以及具有喉口的燃烧器。同时结合附图1可知，分风管上游区域为浓燃烧区，即高温缺氧燃烧区，分风管下游区域为淡燃烧区。
权利要求1所要求保护的技术方案与对比文件1公开的内容相比，区别特征在于：（1）引风管沿炉壁轴向设置，分配管沿炉壁环绕燃烧室并与燃烧室的中轴线相互垂直，分配管的内侧面置有多个朝向燃烧室炉芯的补燃风喷管；（2）分配管置于燃烧室0.3v-1v位置，引风管的端部与燃烧器喉口进风管管道连接相通，将喉口进风管中的部分助燃空气分流引入引风管中，引风管和与之连接相通分配管置于燃烧室内，燃烧器喉口设置在燃烧室端部的中心位置，喉口进风管设置在燃烧室喉口中；（3）用于燃气锅炉，浓燃烧区过量空气系数在0.8-1，该区域内的燃料由于高温缺氧而能产生大量的CO、H2、C以及HCN等还原性物质，从而能抑制NO的产生，或者将已经生成的NO还原为N2，减少NOx的产生；补燃风占燃烧所需总风量的5-25％。基于上述区别特征，权利要求1要求保护的技术方案实际解决的技术问题是如何选择补燃风进入燃烧室的方式减少NOx的产生。
对于区别技术特征（1），公知常识性证据《水泥锻烧技术及设备（立窑篇）》（刘龙主编，武汉理工大学出版社，2006.12，43-46页）中公开了：立窑腰风结构包括环形管（相当于本申请的分配管）、进风嘴和支路管，平置式结构的环形进风主管道和支路进风管道在同一平面上（此时支路管和进风嘴一起相当于本申请的补燃风喷管）（参见图2.28）。结合图2.30可知，腰风供风管（相当于本申请的引风管）沿炉壁轴向设置，环形管沿炉壁环绕燃烧室并与燃烧室的中轴线相互垂直，环形管的内侧面置有多个朝向燃烧室炉芯的入窑窑风管。即区别技术特征（1）为本领域公知常识。
对于区别技术特征（2），在上述公知常识性证据公开了“腰风供风管的端部与底部进风管管道连接相通、底端中心位置塔式炉篦进风（参见图2.30）”的基础上，将燃烧器喉口设置在燃烧室端部的中心位置并将喉口进风管设置在燃烧室喉口中，同时将调整风路串联为将喉口进风管中的部分助燃空气分流引入引风管，以及将腰风供风管的端部调整为与燃烧器喉口进风管管道连接相通是本领域技术人员容易想到的，而将引风管和与之连接相通分配管置于燃烧室内则是出于结构调整的常规选择。另外环形管设置位置的具体选取是本领域技术人员在现有技术的基础上出于优化效果的考虑而经过有限的试验容易得到的。
对于区别技术特征（3），燃气锅炉应用分级燃烧补燃降氮装置是本领域技术人员出于降氮目的容易想到的，而浓燃烧区过量空气系数在0.5-0.8，该区域内的燃料由于高温缺氧而能产生大量的CO、H2等还原性物质，从而能抑制NO的产生是本领域公知常识（参见《能源与环境第二版》，2013年2月，周乃君主编，东南大学出版社，第232-233页），而产生C以及HCN等还原性物质，以及将已经生成的NO还原为N2减少NOx的产生，皆是本领域公知常识；而设置补燃风占燃烧所需总风量的5-25％则是本领域技术人员在现有技术的基础上出于优化降氮效果的目的经过有限的试验可以得到的。
由此可见，在对比文件1的基础上结合本领域的公知常识得到权利要求1要求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的，因此权利要求1要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点，因而不具备创造性。
2、权利要求2不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
从属权利要求2对权利要求1作了进一步的限定，其附加技术特征是本领域的公知常识，上述公知常识性证据还公开了（参见图2.28（b）、2.30）：供风管的端部与底部进风外气源管道连接相通，供风管和与之连接相通的环形管置于燃烧室外，平置式结构时，环形管的内侧面置有多个具有进风嘴的支路管。炉壁上与环形管的内侧面置有的支路管和进风嘴相应位置必然设有可安装其的安装孔。而引风管的端部与燃烧器外气源管道连接相通也是本领域技术人员容易想到的技术特征。因此，当其引用的权利要求1不具备创造性时，从属权利要求2也不具备创造性。
3、权利要求3不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
从属权利要求3对权利要求1作了进一步的限定。其附加技术特征已被对比文件1所公开（参见同上）：燃尽风喷嘴4只（300MW），8只（600MW）分一组或两组布置，且组间隔应在5m以上。因此，当其引用的权利要求1不具备创造性时，从属权利要求3也不具备创造性。
（三）关于复审请求人提交的意见
复审请求人认为：1.本申请的目的是降低燃料流速和燃烧温度，以延迟反应时间，且产生还原性气氛抑制NOx的生成，而对比文件1中是保证中央构造高温和高煤粉浓度，且形成强对冲混合流场，两者的技术手段及所要达到的技术效果均不相同。对比文件1将分风管并排设里在燃尽区的侧壁上，目的为控制燃尽风射流的刚性，且保证与进入该区域的烟气及未燃尽煤粉强烈混合反应，同时消除70％以上的炉内烟气旋转动量，如果将现有技术中的环形进风应用到对比文件1中势必不会形成射流的刚度，以消除烟气旋转量，与对比文件1所要实现的技术效果相违背。2.本申请中将分配管(即补燃风位置）设置在距离燃烧室入口0.3-1v位置，即烟气流速变缓后在淡燃烧区进行补燃，使得烟气与补燃风充分接触，延长混合时间，避免混合不充分，分配管沿炉壁环绕燃烧室并与燃烧室的中轴线相互垂直，且分配管内侧面置有多个朝向燃烧室炉芯的补燃风喷管，使得补燃风均布整个燃烧室，两种方式互相配合，使主燃区产生的还原性产物被充分氧化，从而提高了氮氧化物向氮气的转化率，且降低了一氧化碳的排放。3.要从整体技术构思入手，本申请可运用到不同燃气燃料、不同炉型的燃气锅炉中，大大降低了锅炉的NOx排放。
对此，合议组经审查后认为：1.原始申请文件并没有记载本申请的燃烧器是否为预混燃烧器，所以不能确定如意见陈述中所述的主燃风与燃气是混合后从喉口流出扩散，也就不能唯一确定混合气体流经的截面迅速扩大从而降低了混合气体的流速。同时根据说明书第[0009]段可知，虽然记载了燃烧速度和温度降低，但根据其记载，其为分级燃烧时主燃烧区过量空气系数以及燃料量限定的高温缺氧状态下的燃烧条件所致，而非为意见陈述中所述的燃烧器结构所致。而对于燃烧器而言，套管式燃烧器是本领域常用燃烧器型式，该燃烧器送风系统和燃料系统独立同心设置，进风管路设置在燃烧器中心是本领域常用技术手段，而燃烧器根据实际需要调整设置位置例如卧式炉体设置在端部中心也是本领域常规选择；而对于对比文件1而言，对比文件1是就分级燃烧以及浓淡燃烧从而实现低氮排放而言是本申请最接近的现有技术，同时公知证据中也公开了一种炉体，就该炉体而言，因其环形供风以及底部端部的炉篦区主燃烧结构可知其可以实现如对比文件1的分级燃烧及浓淡燃烧并减少氮氧化物排放，这并不存在技术障碍。就该炉体而言，可以实现燃烧器的端部中心设置。2.补燃风是以完全燃烧为目的的补入风，因此，根据炉膛燃烧状态的不同，出于优化燃烧效果的考虑，在选取环形管位置的时候，以烟气速度为参考值或以炉体上的相对距离等因素为参考值等都是本领域技术人员从实际需求出发而容易想到的，烟气流速快不利于充分混合及完全燃烧，因此以充分混合完全燃烧为目的的烟气速度寻优是本领域技术人员容易想到的，而具体数值则是根据具体炉体参数经过有限试验可以得到的。而“分配管沿炉壁环绕燃烧室并与燃烧室的中轴线相互垂直，且分配管内侧面置有多个朝向燃烧室炉芯的补燃风喷管，使得补燃风均布整个燃烧室”已经在公知证据中公开，相同结构客观上也会实现相同功能。3.对比文件1公开了分级燃烧及浓淡燃烧来减少氮氧化物排放，而该技术特征切合了本申请的发明点，而公知证据中公开了可以环形进风以及可以把燃烧器设置在端部中心的炉体，可见，该特征已经是本领域公知常识，而就本领域技术人员而言，根据不同炉体要求，调整对比文件1的炉体结构为公知证据中的炉体并继续应用分级燃烧以及浓淡燃烧以节能减排也是本领域技术人员容易想到的结构调整，不存在技术障碍，也没有产生预料不到的技术效果。
综上所述，合议组对复审请求人的意见不予支持。
基于上述事实和理由，合议组依法作出如下复审请求审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年6月20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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