发明创造名称：降低氮氧化物排放的循环流化床燃烧方法和燃烧装置
外观设计名称：
决定号：201528
决定日：2020-01-13
委内编号：1F271308
优先权日：2014-08-29
申请（专利）号：201410854203.7
申请日：2014-12-31
复审请求人：中国科学院工程热物理研究所
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：常梦媛
合议组组长：芦秋敏
参审员：谢磊
国际分类号：F23C10/10;F23C10/20;F23C10/28
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：一项权利要求的技术方案与作为最接近的现有技术的对比文件相比存在区别技术特征，如果该区别技术特征已被其他对比文件公开或为所属领域的公知常识，且所起的作用与在该权利要求中相同，则该权利要求相对于现有技术是显而易见的，不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201410854203.7，名称为“降低氮氧化物排放的循环流化床燃烧方法和燃烧装置”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为中国科学院工程热物理研究所，申请日为2014年12月31日，优先权日为2014年8月29日，公开日为2016年7月27日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年9月30日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是： 权利要求1-6相对于对比文件1（US5237963A，公开日为1993年8月24日）和本领域的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2014年12月31日提交的说明书第[0001]-[0048]段、说明书附图图1、说明书摘要、摘要附图；2018年8月8日提交的权利要求第1-6项 。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种降低氮氧化物排放的循环流化床燃烧方法，包括步骤：
提供依次相连的循环流化床主燃烧室、气固分离器和返料器，以及连接于气固分离器之后的后燃烧室；
向循环流化床主燃烧室内通入燃料和少于理论燃烧空气量的燃烧用风，使燃料在由主燃烧室、气固分离器、返料器组成的循环回路中进行不完全燃烧，所述不完全燃烧产生了半焦和一氧化碳，其中主燃烧室通入的燃烧用风占理论燃烧空气量的百分比大致等于燃料在循环回路完成的燃烧份额；以及
向后燃烧室内通入附加燃烧用风，使来自气固分离器的气体出口的半焦和一氧化碳完全燃烧，
其中：
还提供循环流化床的尾部烟道作为所述后燃烧室，向后燃烧室内通入附加燃烧用风的步骤包括利用设置在尾部烟道上的附加燃烧用风入口向尾部烟道内通入附加燃烧用风；或者还提供连接于后燃室之后的尾部烟道，来自气固分离器的气流从上往下流过所述后燃烧室后自下而上流过所述尾部烟道，向后燃烧室内通入附加燃烧用风的步骤包括利用设置在后燃烧室上的附加燃烧用风入口向后燃烧室内通入附加燃烧用风；
向主燃烧室通入的燃烧用风的过量空气系数为0.8-0.9，燃烧在循环回路完成的燃烧份额约为80-90％；
燃用挥发分较高的燃料时，向主燃烧室通入的燃烧用风的过量空气系数为0.8-0.85；燃用挥发分较低的燃料时，向主燃烧室通入的燃烧用风的过量空气系数为0.85-0.9之间。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中：
后燃烧室的过量空气系数为1.05-1.3。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中：
后燃烧室的过量空气系数为1.05-1.15。
4. 一种降低氮氧化物排放的循环流化床燃烧装置，包括：
循环回路，包括依次相连的循环流化床主燃烧室、气固分离器和返料器；
连接于气固分离器之后的后燃烧室，后燃烧室设置有附加燃烧用风入口；以及
控制系统，构造成控制进入主燃烧室的燃烧用风量和经由附加燃烧用风入口进入后燃烧室的附加燃烧用风量，使得燃料在循环回路中不完全燃烧以产生半焦和一氧化碳、且使得来自气固分离器的气体出口的半焦和一氧化碳在后燃烧室中完全燃烧以降低氮氧化物排放，
其中，
所述循环流化床燃烧装置包括尾部烟道，所述尾部烟道作为所述后燃烧室；或者
所述循环流化床燃烧装置包括尾部烟道，所述尾部烟道连接于后燃烧室之后，来自气固分离器的气流从上往下流过所述后燃烧室后自下而上流过所述尾部烟道；
所述控制系统构造成使得向主燃烧室通入的燃烧用风的过量空气系数为0.8-0.9，燃烧在循环回路完成的燃烧份额约为80-90％。
5. 根据权利要求4所述的循环流化床燃烧装置，其中：
所述控制系统构造成使得后燃烧室的过量空气系数为1.05-1.3。
6. 根据权利要求4所述的循环流化床燃烧装置，其中：
所述控制系统构造成使得后燃烧室的过量空气系数为1.05-1.15。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年1月15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，修改方式为将独立权利要求1、4中的特征“燃烧在循环回路完成的燃烧份额为80-90%”删除并加入新的特征“向后燃烧室通入的附加燃烧用风的过量空气系数为大于等于1.05但小于1.15”。复审请求人认为：（1）对比文件1没有公开“向主燃室通入的燃烧用法的过量空气系数为0.8-0.9”和“向后燃烧室通入的附加燃烧用风的过量空气系数大于等于1.05但小于1.15”，且上述区别技术特征也不是本领域的公知常识，本申请将过量空气系数降低至本领域人员认为不可选的范围；（2）主、后燃烧室的燃烧温度为1000-1100℃之间并非本领域的常规技术手段。复审请求时新修改的权利要求书如下：
“1. 一种降低氮氧化物排放的循环流化床燃烧方法，包括步骤：
提供依次相连的循环流化床主燃烧室、气固分离器和返料器，以及连接于气固分离器之后的后燃烧室；
向循环流化床主燃烧室内通入燃料和少于理论燃烧空气量的燃烧用风，使燃料在由主燃烧室、气固分离器、返料器组成的循环回路中进行不完全燃烧，所述不完全燃烧产生了半焦和一氧化碳，其中主燃烧室通入的燃烧用风占理论燃烧空气量的百分比大致等于燃料在循环回路完成的燃烧份额；以及
向后燃烧室内通入附加燃烧用风，使来自气固分离器的气体出口的半焦和一氧化碳完全燃烧，
其中，向主燃烧室通入的燃烧用风的过量空气系数为0.8-0.9；向后燃烧室通入的附加燃烧用风的过量空气系数为大于等于1.05但小于1.15。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中：
主燃烧室的燃烧温度在1000-1100℃之间。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中：
后燃烧室的燃烧温度在1000-1100℃之间。
4. 一种降低氮氧化物排放的循环流化床燃烧装置，包括：
循环回路，包括依次相连的循环流化床主燃烧室、气固分离器和返料器；
连接于气固分离器之后的后燃烧室，后燃烧室设置有附加燃烧用风入口；以及
控制系统，构造成控制进入主燃烧室的燃烧用风量和经由附加燃烧用风入口进入后燃烧室的附加燃烧用风量，使得燃料在循环回路中不完全燃烧以产生半焦和一氧化碳、且使得来自气固分离器的气体出口的半焦和一氧化碳在后燃烧室中完全燃烧以降低氮氧化物排放，
其中，所述控制系统构造成使得向主燃烧室通入的燃烧用风的过量空气系数为0.8-0.9；向后燃烧室通入的附加燃烧用风的过量空气系数为 大于等于1.05但小于1.15。
5. 根据权利要求4所述的循环流化床燃烧装置，其中：
所述控制系统构造成使得主燃烧室的燃烧温度在1000-1100℃之间。
6. 根据权利要求4所述的循环流化床燃烧装置，其中：
所述控制系统构造成使得后燃烧室的燃烧温度在1000-1100℃之间。 ”
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年1月23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：对比文件1已经公开了“控制主燃烧室内的燃烧用风量，保持主燃烧室内的燃烧在亚化学计量（还原）条件下进行”，在此基础上，选择适当的过量空气系数并相应得出具体的燃烧份额，并不需要付出创造性的劳动。复审请求人的意见陈述不具有说服力 ，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8 月28 日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1相对于对比文件1和本领域的公知常识的结合不具备专利法第22条第3款的规定。
复审请求人于2019 年10 月12 日提交了意见陈述书，但未修改申请文件。复审请求人认为：权利要求1中的特征“向后燃烧室通入的附加燃烧用风的过量空气系数为大于等于1.05但小于1.15”并不是本领域的公知常识，其克服了本领域的技术偏见并取得了有益效果。
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
（一）、审查文本的认定
本复审请求审查决定所针对的文本是复审请求人于2019年1月15日提交的权利要求1-6项，申请日2014年12月31日提交的说明书第[0001]-[0048]段、说明书附图图1、说明书摘要、摘要附图。
（二）、关于专利法第22条第3款
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。
一项权利要求的技术方案与作为最接近的现有技术的对比文件相比存在区别技术特征，如果该区别技术特征已被其他对比文件公开或为所属领域的公知常识，且所起的作用与在该权利要求中相同，则该权利要求相对于现有技术是显而易见的，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要求保护一种降低氮氧化物排放的循环流化床燃烧方法，对比文件1公开了一种两个阶段燃烧的循环流化床，其中具体公开了如下技术特征（参见说明书第1栏第28行-第6栏第31行，图1-2）：其发明目的之一为提供一种减少NOX排放的循环流化床系统和方法（具体参见说明书第1栏第34-36行），即对比文件1公开了一种降低氮氧化物排放的循环流化床燃烧方法，包括步骤：
提供依次相连的循环流化床的炉24（相当于主燃烧室）、气固分离器46和包括再循环管道52的返料器，以及连接于气固分离器46之后的第二燃烧组件54（相当于后燃烧室），第二燃烧组件54包括与管延伸部50A连接的燃烧腔56，接收来自分离部分50的烟道气体（参见说明书第3栏第21-33行）；
通过分配器38向炉24内的主燃烧室内通入煤，控制增压室30和空气端口42引入的氧气的总量，使得炉24内的主燃烧室的燃烧在亚化学计量（还原）条件（sub-stoichiometric (reducing) conditions）下进行，以使NOx的形成最小化（参见说明书第2栏第60-65行、第4栏第25-45行）；空气端口42设置在床34上方的一定高度，用于向炉内引入二次空气；通过增压室30提供的空气范围为完全燃烧所需空气量的35%-85%，而另外的60%-10%通过空气端口42提供。即向炉24内的主燃烧室内通入燃料和少于理论燃烧空气量的燃烧用风，结合图1所公开的炉24、气固分离器46和燃烧腔56的位置关系，可以毫无疑义确定燃料在由主燃烧室、气固分离器、返料器组成的循环回路中进行不完全燃烧，不完全燃烧产生了半焦和一氧化碳，主燃烧室通入的燃烧用风占理论燃烧空气量的百分比大致等于燃料在循环回路完成的燃烧份额；
以及通过管道77A和77B添加附加燃烧用风，使得燃烧腔56内的燃烧在氧气监测装置76所检测的化学计量115％～128％条件下进行（参见说明书第5栏第32-48行），从而必然使来自气固分离器46的气体出口的半焦和一氧化碳完全燃烧。
权利要求1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：向主燃烧室通入的燃烧用风的过量空气系数为0.8-0.9，向后燃烧室通入的附加燃烧用风的过量空气系数为大于等于1.05但小于1.15。基于上述区别特征，权利要求1实际解决的技术问题是：如何控制具体的燃烧参数。
然而，对比文件1已经公开了“控制主燃烧室内的燃烧用风量，保持主燃烧室内的燃烧在亚化学计量（还原）条件下进行”并且根据对比文件1记载的“通过增压室30提供的空气范围为完全燃烧所需空气量的35%-85%，而另外的60%-10%通过空气端口42提供”可知，供应到炉膛的空气的总量为完全燃烧所需空气的95%以下；燃烧腔56内的燃烧在氧气监测装置76所检测的化学计量115％～128％条件下进行。在此基础上，为了保证炉膛在还原气氛下发生不完全燃烧，本领域技术人员可以根据实际工况选择合适的过量空气系数，而选择向主燃烧室通入的燃烧用风的过量空气系数为0.8-0.9以实现主燃烧室内的还原气氛并且选择后燃烧室的附加燃烧用风的过量空气系数为大于等于1.05但小于1.15以实现后燃烧室内的半焦和一氧化碳完全燃烧都属于本领域技术人员依据常规的试验即可确定的，不需要付出创造性的劳动，其效果可以预期。因此，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的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，权利要求1不具有突出的实质性特点，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2、从属权利要求2对权利要求1作了进一步限定，从属权利要求3对权利要求2作了进一步限定。但上述区别技术特征是本领域的公知常识（参见《循环流化床锅炉设备及运行》，杨建华主编，中国电力出版社，2006年1月第一版,第52页）。本领域技术人员知晓，一般循环流化床的床温控制在850-950℃，最高不超过1050℃。因此，本领域技术人员根据具体工况会选择合适的主燃烧室和后燃烧室的温度，以保证反应充分进行并减少废物的排放。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求2和3也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、权利要求4要求保护一种降低氮氧化物排放的循环流化床燃烧装置，对比文件1公开了一种两个阶段燃烧的循环流化床，其中具体公开了如下技术特征（参见说明书第1栏第28行-第6栏第31行，图1-2）：其发明目的之一为提供一种减少NOx排放的循环流化床系统和方法（参见说明书第1栏第34-36行），即公开了一种降低氮氧化物排放的循环流化床燃烧装置，包括：
循环回路，包括依次相连的循环流化床的炉24（相当于主燃烧室）、气固分离器46和包括再循环管道52的返料器；
连接于气固分离器之后的第二燃烧组件54（相当于后燃烧室），第二燃烧组件54包括与管延伸部50A连接的燃烧腔56，接收来自分离部分50的烟道气体，第二燃烧组件54设置有对应管道77A和77B的附加燃烧用风入口；以及
控制系统，构造成控制增压室30和空气端口42引入的氧气的总量，使得炉24内的主燃烧室的燃烧在亚化学计量（还原）条件（sub-stoichiometric (reducing) conditions）下进行，以使NOx的形成最小化（参见说明书第4栏第25-45行）；空气端口42设置在床34上方的一定高度，用于向炉内引入二次空气；通过增压室30提供的空气范围为完全燃烧所需空气量的35%-85%，而另外的60%-10%通过空气端口42提供（即使得燃料在循环回路中不完全燃烧以产生半焦和一氧化碳）；并且控制经由附加燃烧用风入口进入第二燃烧组件54的附加燃烧用风量，使得燃烧腔56内的燃烧在氧气监测装置76所检测的化学计量115％～128％条件下进行（参见说明书第5栏第32-48行），从而必然使得来自气固分离器46的气体出口的半焦和一氧化碳在包括燃烧腔56的第二燃烧组件54中完全燃烧以降低氮氧化物排放。
权利要求4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：控制系统构造成使得向主燃烧室通入的燃烧用风的过量空气系数为0.8-0.9，向后燃烧室通入的附加燃烧用风的过量空气系数为大于等于1.05但小于1.15。基于上述区别特征，权利要求4实际解决的技术问题是：如何控制具体的燃烧参数。
然而，对比文件1已经公开了“控制主燃烧室内的燃烧用风量，保持主燃烧室内的燃烧在亚化学计量（还原）条件下进行”并且根据对比文件1记载的“通过增压室30提供的空气范围为完全燃烧所需空气量的35%-85%，而另外的60%-10%通过空气端口42提供”可知，供应到炉膛的空气的总量为完全燃烧所需空气的95%以下；燃烧腔56内的燃烧在氧气监测装置76所检测的化学计量115％～128％条件下进行。在此基础上，为了保证炉膛在还原气氛下发生不完全燃烧，本领域技术人员可以根据实际工况选择合适的过量空气系数，
而选择向主燃烧室通入的燃烧用风的过量空气系数为0.8-0.9以实现主燃烧室内的还原气氛而选择后燃烧室的附加燃烧用风的过量空气系数为大于等于1.05但小于1.15以实现后燃烧室内的半焦和一氧化碳完全燃烧都属于本领域技术人员依据常规的试验即可确定的，不需要付出创造性的劳动，其效果可以预期。因此，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4的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，权利要求4不具有突出的实质性特点，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
4、从属权利要求5和6分别对权利要求4作了进一步限定，但上述区别技术特征是本领域的公知常识（参见《循环流化床锅炉设备及运行》，杨建华主编，中国电力出版社，2006年1月第一版,第52页）。本领域技术人员知晓，一般循环流化床的床温控制在850-950℃，最高不超过1050℃。因此，本领域技术人员根据具体工况会选择合适的主燃烧室和后燃烧室的温度，以保证反应充分进行并减少废物的排放。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求5-6也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（三）、关于复审请求人的意见陈述
复审请求人认为：根据文献《大型锅炉运行》中关于“当循环流化床炉膛出口过量空气系数小于1.15时，提高送风量可以提高燃烧效率。当炉膛出口过量空气系数大于1.15时，继续提高送风量，燃烧效率几乎不变”的教导可知，炉膛出口过量空气系数不应小于1.15，而且在申请人请求复审时提交的证据1、2中均教导燃烧完成时过量空气系数应不小于1.15。因此“向后燃烧室通入的附加燃烧用于的过量空气系数为大于等于1.05但小于1.15”不是本领域的常规技术手段，而且克服了本领域的技术偏见并取得了有益效果。因此，本申请具备创造性。
对此，合议组经审查后认为：对比文件1公开了燃烧腔56内的燃烧在氧气监测装置76所检测的化学计量115％～128％条件下进行。而且本领域技术人员知晓（参见《大型锅炉运行》，张磊 主编，中国电力出版社，2012年10月第一版，第111页），当循环流化床炉膛出口过量空气系数小于1.15时，提高送风量可以提高燃烧效率。当炉膛出口过量空气系数大于1.15时，继续提高送风量，燃烧效率几乎不变。即本领域中炉膛出口过量空气系数并非如复审请求人所述的“不能小于1.15”，显然可以选用低于1.15的数值，至于复审请求人强调的“在明知燃烧效率可以继续提高的情况下，还要选择低于1.15的过量空气系数，不符合逻辑”，合议组认为，在本领域中追求较高的燃烧效率仅是一个方面，本领域技术人员还要考虑各种其他因素，例如，“采用低氧燃烧，烟气再循环或采用流化床燃烧，在保证完全燃烧或不降低锅炉燃烧效率的条件下，适当降低燃烧所用的空气量，即低过量空气系数的燃烧。这可使烟气中过剩氧减少，从而生成的SO3容积减少，使烟气露点减低，减轻低温腐蚀。国外在燃油锅炉中已经将过量空气系数降至1.05或更低。燃煤锅炉采用此方法则需采用配风更加合理的燃烧器和较先进的自动控制装置，否则可能引起不完全燃烧热损失增加”（参见《锅炉》， 车得福 等编，西安交通大学出版社，2004年1月，第382页）。综上可知，循环流化床中的炉膛出口过量空气系数并非一定大于1.15，本领域技术人员在保障后燃烧室充分燃烧的前提下，考虑到实际工况、对燃烧效率的追求以及防腐蚀等多方面因素，合理选择向后燃烧室通入的附加燃烧用风的过量空气系数大于等于1.05但小于1.15并不需要付出创造性的劳动。
综上所述，合议组对于复审请求人的请求意见不予支持。
根据以上事实和理由，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9 月30 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，复审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。
郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如作者信息标记有误，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。
