发明创造名称：一种燃烧氢气的锅炉
外观设计名称：
决定号：17316
决定日：2011-09-13
委内编号：5W101850
优先权日：
申请（专利）号：201020104258.3
申请日：2010-01-29
复审请求人：
无效请求人：上海德洲科技发展有限公司
授权公告日：2010-12-01
审定公告日：
专利权人：中国船舶重工集团公司第七一一研究所
主审员：
合议组组长：李雪霞
参审员：耿萍
国际分类号：F22B 31/08，F23D 14/70
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：一项实用新型专利权利要求所述技术方案与最接近的现有技术存在区别技术特征时，如果现有技术给出了将上述区别特征应用于该最接近的现有技术以解决其存在的技术问题的启示，则该权利要求所述技术方案不具备实质性特点。
全文：
一、案由
本无效宣告请求涉及中华人民共和国国家知识产权局于2010年12月1日授权公告的、名称为“一种燃烧氢气的锅炉”的实用新型专利权（下称本专利），其申请号为201020104258.3，申请日为2010年1月29日，专利权人为中国船舶重工集团公司第七一一研究所。本专利授权公告的权利要求书如下：
“1．一种燃烧氢气的锅炉，其特征在于，包括：氢气燃烧器、炉膛、蒸发段、烟囱、下降管；其中：
所述的氢气燃烧器为扩散式燃烧器，包括氢气进入通道和空气进入通道；
所述的炉膛设置在所述的氢气燃烧器的上方；该炉膛包括设置在底部的环形集箱和设置在所述环形集箱上部的与所述环形集箱贯通连接的中空的水冷壁；所述水冷壁上设有至少一个看火孔和防爆门；
所述的蒸发段设置在所述炉膛的上方；该蒸发段包括筒体、设置在筒体底部的炉胆封头和设置在筒体顶部的蒸汽段封头、以及设置在筒体内部的多个烟管；所述的炉胆封头上设有一圈进水槽和多个进烟孔；所述蒸汽段封头上设有多个出烟孔；所述的炉胆封头上的进水槽与所述炉膛的水冷壁的顶部贯通连接；所述的各烟管分别连接在各自所述的炉胆封头的进烟孔和蒸汽段封头的出烟孔之间；
所述的烟囱设置在所述蒸发段的顶部；
所述的下降管连接在所述蒸发段下部和所述炉膛的环形集箱之间，与所述蒸发段和环形集箱贯通。
2．根据权利要求1所述的一种燃烧氢气的锅炉，其特征在于，所述的氢气燃烧器的空气通道的出口布置旋流叶片；氢气从燃烧器头部的喷头喷出后，在燃烧器喉口和空气进行强制混合并着火燃烧。
3．根据权利要求1所述的一种燃烧氢气的锅炉，其特征在于，所述的炉膛为气密性炉膛。
4．根据权利要求1、3所述的一种燃烧氢气的锅炉，其特征在于，所述的炉膛的水冷壁上设有为方便维修人员在停炉时检修的人孔。
5．根据权利要求1所述的一种燃烧氢气的锅炉，其特征在于，所述的蒸发段的烟管包括光管或扩展受热面式管道。
6．根据权利要求1所述的一种燃烧氢气的锅炉，其特征在于，所述的蒸发段的筒体壁上部设有用于监测蒸发段水位的水位计。
7．根据权利要求1所述的一种燃烧氢气的锅炉，其特征在于，所述的蒸 发段的筒体壁上设有为方便维修人员在停炉时检修的人孔。
8．根据权利要求1所述的一种燃烧氢气的锅炉，其特征在于，还包括一省煤器，设置在所述蒸发段顶部与烟囱之间。
9．根据权利要求8所述的一种燃烧氢气的锅炉，其特征在于，所述的省煤器为水管换热器，换热器内部的换热元件可以是光管，也可以是扩展受热面式管道。
10．根据权利要求1所述的一种燃烧氢气的锅炉，其特征在于，还包括一内部设置水滴分离装置的干汽包，通过中间蒸汽管道连接在所述蒸发段顶部，与所述蒸发段贯通；所述的干汽包的顶部设有干蒸汽出口，其底部设有排凝口。”
请求人于2011年4月28日向专利复审委员会提出无效宣告请求，其理由是本专利权利要求1―10不符合专利法第22条第2、3款的规定，请求宣告本专利权利要求1―10全部无效，同时提交了如下附件作为证据：
附件1：授权公告日为2004年5月19日，授权公告号为CN2616801Y的实用新型专利说明书，共9页；
附件2：燃油燃气锅炉房设计手册编写组编、机械工业出版社出版、1999年5月第1版第2次印刷的《燃油燃气锅炉房设计手册》封面、版权页、第76―77页、第260页、第282页的复印件，共6页；
附件3：授权公告日为2002年1月16日，授权公告号为CN2472062Y的实用新型专利说明书，共5页；
附件4：授权公告日为2010年6月2日，授权公告号为CN201496965U的实用新型专利，共6页；
附件5：中盐常州化工股份有限公司出具的证明材料，复印件，其中附照片20张；
附件6：林宗虎等主编、化学工业出版社出版、1999年6月第1版第1次印刷的《实用锅炉手册》封面、版权页、第131―134页的复印件，共6页。
请求人认为，本专利权利要求1―10相对于附件1不具备新颖性；本专利权利要求1相对于附件1和2的结合不具备创造性，权利要求2―10的附加技术特征被附件1、2、3、4、5或6披露，或为常规技术或公知技术，故本专利权利要求2―10也不具备创造性。
经形式审查合格，专利复审委员会于2011年6月2日受理了上述无效宣告请求并将无效宣告请求书及证据副本转给了专利权人，同时成立合议组对本案进行审查。
专利权人针对上述无效宣告请求于2010年7月5日提交了意见陈述书，认为本专利权利要求1―10与现有技术相比，每个基本构件的结构、各构件之间的连接关系以及技术效果均有实质性不同，具有实质性特点，故具备新颖性和创造性。
专利复审委员会本案合议组于2011年7月29日向请求人发出转送文件通知书，将专利权人于2010年7月5日提交的意见陈述书转送给请求人；并于2011年8月4日向双方当事人发出了口头审理通知书，定于2011年8月29日举行口头审理。
口头审理如期举行，双方当事人均出席了本次口头审理。在口头审理过程中，请求人放弃附件5作为证据使用，放弃本专利权利要求1―10不具备新颖性的无效理由；请求人明确其无效宣告请求的范围、理由、证据及其组合方式为：权利要求1－10不具备专利法第22条第3款规定的创造性，其中以附件1作为最接近的对比文件，权利要求1相对于附件1与附件2或公知技术的结合不具备创造性；权利要求2的附加技术特征被附件4公开，权利要求3的附加技术特征被附件1 公开或为公知技术，权利要求4―7的附加技术特征被附件2公开或为公知技术，权利要求8的附加技术特征被附件1公开或为公知技术，权利要求9的附加技术特征被附件6公开或为常规技术，权利要求10的附加技术特征被附件3公开或为常规技术；除此之外，没有其他无效理由；专利权人对附件1―4的真实性、合法性、关联性均无异议，认为请求人未提供附件6的原件，无法确认其真实性。
至此，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、证据认定
请求人要求使用附件1―4作为证据评价本专利的创造性，专利权人对这些附件的真实性均无异议，合议组对其真实性也予以认可，同时由于附件1―4均为公开出版物，且其公开日期在本专利的申请日前，因此可以作为本专利的现有技术使用。
2、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，该实用新型具有实质性特点和进步。
一项实用新型专利权利要求所述技术方案与最接近的现有技术存在区别技术特征时，如果现有技术给出了将上述区别特征应用于该最接近的现有技术以解决其存在的技术问题的启示，则该权利要求所述技术方案不具备实质性特点。
本专利权利要求1要求保护一种燃烧氢气的锅炉。附件1（参见附件1权利要求1―5，说明书第1―4页、图1和2）公开了一种燃氢蒸汽锅炉，包括壳体、设有耐火衬里2的燃烧室3、对流室8、花隔板6、换热火管9、换热水管5、水分布器15、下降水管4和氢气燃烧构件14；其中壳体1顶部与烟囱11相连接，对流室8设置在塔体上部，燃烧室3设置在塔体下部，花隔板6设置在对流室8的顶端和底端；换热水管5设置在燃烧室3中，其一端穿过并高出花隔板6与对流室8相连通，另一端通过设置在燃烧室3下方的水分布器15与设置在耐火衬里2中的下降水管4相连通，下降水管4的另一端通过花隔板6与对流室8相连通；换热火管9设置在对流室8中，固定在花隔板6上并与燃烧室3和烟囱11相连通，对流室8的上部设有蒸汽出口13，下部设有入水口7；氢气燃烧构件14设置在壳体1底部的燃烧室3中，优选采用扩散室外混烧咀，以避免燃烧时产生回火现象，该氢气燃烧构件氢气从氢气进口管142的一端进入，从烧咀142喷出进入燃烧室3，空气从空气通道管144的一端进入，少量通过透孔141进入烧咀143喷出，大部分从烧咀143的外边进入燃烧室3，边混合，边燃烧；在对流室上部和燃烧室下部设有防爆门12。
经过对比可知，附件1所述的氢气燃烧构件14、燃烧室3、对流室8、换热火管9、换热水管5、水分布器15、下降水管４、设置在对流室8底端和顶端的花隔板6、烟囱11、氢气进口管142、空气通道管144分别对应于本专利权利要求1所述的氢气燃烧器、炉膛、蒸发段、烟管、水冷壁、环形集箱、下降管、炉胆封头、蒸汽段封头、烟囱、氢气进入通道、空气进入通道。权利要求1与附件1公开的上述方案的区别在于：权利要求1中明确限定①“所述水冷壁上设有至少一个看火孔”、②“炉胆封头上设有一圈进水槽”。
合议组审查后认为，对于区别特征①，根据本专利说明书第2页的记载，其实际解决的技术问题是“通过该多个看火孔23，可以及时观察氢气的燃烧状况和火焰长度”。然而本领域公知，无论是燃油还是燃气的锅炉领域，均需要对火焰燃烧情况进行观察和监测，例如附件2第76页记载了“喷入炉内的雾化油气或燃气，如果熄火或与空气在一定范围内混合，容易形成爆炸性气体，因此燃油燃气均需采用自动化燃烧系统，包括火焰监测、熄火保护、防爆灯安全设施”、第260页记载了“SCH―观察孔”。因此，为实现清楚地观察和监测炉膛内火焰的燃烧情况，在附件1所述燃烧室对应燃烧区域的侧壁透过内、外层包括换热水管层设置看火孔对本领域技术人员而言是显而易见的；对于区别特征②，本领域公知炉胆封头作为炉膛的端盖既可以是平面的，也可以是曲面的如球形、椭球形、球冠形、锥形等，采用平面封头或曲面等封头属于本领域的常规选择，当采用球形、锥形等形状的封头时自然会在其与对流段外壳连接封闭的四周形成凹槽与换热水管相通，其效果也是可以预料的。综上，本专利权利要求1所述技术方案相对于附件1与公知常识的结合不具备实质性特点，从而不具备创造性。
专利权人认为：（1）附件1燃烧室与本专利炉膛结构完全不一样，附件1设置有耐火衬里2的燃烧室3，耐火衬里受热会形成裂缝，气体外溢，造成锅炉损害，降低了锅炉的使用寿命；本专利的锅炉没有外壳，仅通过水冷壁即焊接成一体的水管形成气密性炉膛，防止烟气的外溢，大大提高锅炉的使用寿命；（2）附件1采用花隔板受热会拱起，形成开裂，降低锅炉使用寿命；本专利采用的炉胆封头是球形的，受热后自己会吸收热量，不会使锅炉变形，同时该球形炉胆封头外围与蒸发段壳体壁形成凹槽即本专利权利要求1所述的进水槽，可减少通过水冷壁进入蒸发段的水对空间内的冲击而使其蒸发段的水具有稳定性；（3）从附图可知，附件1的下降水管设置在炉膛内，其缺点在于，耐火衬里受热开裂后，火焰对下降水管进行辐射加热，进而起不到下降水管的作用；而本专利的下降管设置在炉膛外，不会受到烟气的辐射加热。
对此，合议组认为，（1）本领域公知水冷壁作为锅炉的主要受热部分，由数排钢管组成，分布于锅炉炉膛的四周，管内为流动的水或蒸汽，管外接受锅炉炉膛火焰的热量。根据其设置形式可分为光管式水冷壁和膜式水冷壁两类，其中光管式水冷壁是指由一般的锅炉钢管组成，管子排列越密对炉墙的保护效果越好，炉墙广泛采用轻质耐火材料和保温材料。膜式水冷壁是指将鳍片管（或扁钢与光管）相互焊接在一起组成的整块管屏，其优点是气密性好；管屏外侧需敷以较薄的保温材料，炉膛高温烟气与炉墙不直接接触，有利于防止结渣。可见“水冷壁”既包括锅炉炉膛内间隙排列的热水管，也包括焊接为一体的热水管，二者之上均可设有看火孔。本专利权利要求1虽然记载了“该炉膛包括设置在底部的环形集箱和……中空的水冷壁；所述水冷壁上设有至少一个看火孔”，但并非表明炉膛仅由环形集箱和水冷壁构成，排除其他的组件例如保温耐火材料等，说明书记载的“炉膛为气密性炉膛”也不能证明所述炉膛必然仅由水冷壁为焊接成一体的水管构成。因此，本专利既未明确记载所述水冷壁为膜式水冷壁，也无相关证据表明本专利所述的水冷壁必然是膜式水冷壁，根据本专利公开的内容，本领域技术人员无法确定其所述“水冷壁”为焊接为一体的水管即膜式水冷壁；（2）本专利权利要求1并未限定其所述炉胆封头的形状；且如前所述，本领域公知炉胆封头作为炉膛的端盖既可以是平面的，也可以是曲面的如球形、椭圆形、球冠形、锥形等，故采用平封头或曲面等封头属于本领域常规选择。（3）本专利权利要求1并未限定下降管安装在炉膛外，不能将具体实施方式中的描述作为权利要求中的限定；且附件1中的下降水管4安装在耐火衬里中，也可以减少炉膛内烟气的辐射加热。综上所述，专利权人的上述意见均不足以证明本专利权利要求1具备创造性。
本专利权利要求2进一步限定了权利要求1所述锅炉的氢气燃烧器。附件1（参见附件1说明书第4页和图2）公开了所述锅炉中的氢气燃烧构件包括底部设有透孔141并与氢气进口管142相连通的碗状烧咀143，氢气从氢气进口管的一端进入，从烧咀142喷出进入燃烧室，空气从空气通道管144的一端进入，少量通过透孔141进入烧咀143喷出，大部分从烧咀143的外边进入燃烧室3，边混合，边燃烧。结合附图可知，附件1中的氢气和空气也是在通往燃烧室的出口处才开始混合燃烧。同时，附件4公开了一种采用双旋流扰流技术、燃气空气混合更加充分、火焰刚度强、燃烧稳定、燃烧效率高、防止堵塞的新型烧结点火炉用燃烧器，由煤气管1、装在煤气管1外的空气管2、装在煤气管1与空气管2之间并与煤气管1连接的旋流片3、煤气喷口4组成。其在煤气管1的端部上通过螺纹连接加工有煤气缩口5的缩口支撑管6，在缩口支撑管6上加工有旋流槽7（参见附件4说明书第1页第[0003]和[0013]段和图1），其中旋流片3与权利要求2中旋流叶片的作用相同，均是用于设置在空气通道中旋转助燃空气，以增强出口处空气与用于燃烧的气体的混合，因此附件4给出了在燃气混合过程中通过在空气通路中增设旋流叶片以增强混合效果的技术启示，而在空气出口处设置旋流叶片属于本领域的常规技术手段。由此可见，结合附件4给出的相关技术启示，在附件1所述锅炉中的空气通道出口设置旋流叶片从而得到本专利权利要求2的技术方案对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，结合前述理由，本专利权利要求2要求保护的技术方案不具备实质性特点，从而不具备创造性。
专利权人认为：附件4中采用旋流片与旋流槽配合使用以实现更加充分混合、提高燃烧效率，由此不容易想到仅在空气出口设置旋流叶片。
对此，合议组认为，虽然附件4中既在空气通道上设有旋流片，还在煤气通道上设有旋流槽和扩散孔，同时记载了“为了增强燃气与空气的充分混合程度，提高混合效果，故使旋流槽7的旋转方向与旋流片3的旋转方法相反”，但并非表明旋流片与旋流槽必须相互配合、不可分开，相反，本领域公知且附件4中也表明二者相互独立地工作并各自发挥其增强混合效果的作用。因此，附件4中采用多种充分混合燃气的技术手段并不防碍本领域技术人员从中得到在空气通路中增加旋流叶片以增强燃气混合效果的技术启示。专利权人的上述意见并不足以证明本专利权利要求2具备创造性。
本专利权利要求3进一步限定权利要求1所述锅炉中的炉膛为气密性炉膛。本领域公知燃气泄露的危害，所以防止燃气泄露是锅炉设计和使用过程中必须保证的事项，尤其在采用氢气作为燃气时，鉴于氢气的燃烧爆炸特性，锅炉设计时必然需要通过气密性的设置保证氢气不外漏。由此可见，将炉膛设为气密性炉膛对于本领域技术人员是显而易见的。因此，结合前述理由，本专利权利要求3要求保护的技术方案也不具备实质性特点，从而不具备创造性。
本专利权利要求4、7进一步限定权利要求1或3所述锅炉中设有人孔。本领域公知锅炉需要定期或者在遇到故障时停炉检修，从而必然需要设置维修人员可进出的孔。例如附件2第260页图3-63记载了“ML―人孔”，第282页图3-70记载了“入孔”等。且由于燃烧室和对流室由隔板或封头隔开，所以在炉膛和对流段分设方便维修人员停炉检修的人孔对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，结合前述理由，本专利权利要求4、7要求保护的技术方案也不具备实质性特点，从而不具备创造性。
本专利权利要求5进一步限定权利要求1所述锅炉中蒸发段的烟管。换热管采用光管或扩展受热面式管道例如螺纹管等属于本领域的常规选择且其各自的性能和效果也为本领域技术人员所公知，例如附件2公开了“为了提高锅炉热效率，还有的采用螺纹管作为烟管”。因此，结合前述理由，本专利权利要求5要求保护的技术方案对于本领域技术人员是显而易见的，也不具备实质性特点，从而不具备创造性。
本专利权利要求6进一步限定权利要求1所述锅炉的蒸发段筒体壁上部设有水位计。本领域公知对流段内的水经过加热会部分形成蒸汽导致水量减少，通常设置水位计对其中的水位进行监测以实现按需补水、保证锅炉安全持续地工作。例如附件2第76页记载了“锅壳内盛有水和饱和蒸汽，锅壳外各管座装有……压力表和水位表”、“控制压力与水位的传感元件有时也装在锅壳内”。因此，结合前述理由，本专利权利要求6要求保护的技术方案不具备实质性特点，从而不具备创造性。
本专利权利要求8和9进一步限定权利要求1所述锅炉中还设有一省煤器。附件1已经公开了在壳体1与烟囱11之间设有热量回收装置10，以回收余热。本领域技术人员由此容易想到采用各种常规的换热装置例如空气预热器、水管换热器包括省煤器等用于附件1中作为热量回收装置；且如前所述，换热管采用光管或扩展受热面式管道例如螺纹管等属于本领域的常规选择且其各自的性能和效果为本领域所公知。因此，结合前述理由，本专利权利要求8和9要求保护的技术方案也不具备实质性特点，从而不具备创造性。
本专利权利要求10进一步限定权利要求1所述锅炉中还包括一干汽包。附件1中公开了对流室8的上部设有蒸汽出口13，而根据实际生产应用中对于出口蒸汽品质的需求增设气液分离装置、减少蒸汽中的液滴含量属于本领域常规的技术手段，对于本领域技术人员而言是显而易见的，且本领域技术人员有动机选取适宜构造的干汽包。例如附件3（参见说明书第2页和图1）中公开了一种包括一高温水滴分离器的蒸汽发生器，所述高温水滴分离器主要由密闭水箱5及置于其内的浮子6构成，水箱5的上部设有蒸汽入口11和蒸汽出口13，底部设有排泄孔8。与现有技术相比，由于在蒸汽发生器的蒸汽出口加设了高温水滴分离器，将蒸汽中的水滴分离出来，从而使所产生的水蒸气不含有高温水滴，提高了供应给蒸汽房使用的蒸汽的质量。因此，在附件1的基础上结合附件3或本领域常规技术手段得到本专利权利要求10所述的技术方案对本领域技术人员而言是显而易见的，权利要求10所述技术方案也不具备实质性特点，从而不具备创造性。
综上所述，本专利权利要求1―10不具备专利法第22条第3款规定的创造性，应予全部无效。鉴于此，合议组对其他证据组合方式不再予以考虑。
至此，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
三、决定
宣告201020104258.3号实用新型专利权全部无效。
当事人对本决定不服的，可以根据专利法第46条第2款的规定，自收到本决定之日起三个月内向北京市第一中级人民法院起诉。根据该款的规定，一方当事人起诉后，另一方当事人作为第三人参加诉讼。
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