发明创造名称：受热面回转式空气预热器及余热回收系统
外观设计名称：
决定号：42899
决定日：2020-01-09
委内编号：4W109034
优先权日：
申请（专利）号：201110170468.1
申请日：2011-06-23
复审请求人：
无效请求人：南京博沃科技发展有限公司
授权公告日：2016-08-24
审定公告日：
专利权人：孟金来
主审员：付继光
合议组组长：张凯
参审员：徐建锋
国际分类号：F23L15/00
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3、4款
决定要点
：权利要求相对于最接近的现有技术存在区别，如果现有技术中并未公开上述区别，也没有证据表明其属于本领域的公知常识，则该权利要求是非显而易见的。
全文：
本专利授权公告的权利要求书包括3项权利要求，其具体内容如下：
“1. 受热面回转式空气预热器，包括壳体(1)，壳体(1)内沿垂直方向能转动地安装有圆筒形的转子(2)，转子(2)内沿径向的垂直方向设有多个隔板，隔板将转子(2)分割成若干个扇形的仓室，每个仓室内分别设有传热元件，所述壳体(1)的右侧沿垂直方向设有烟气通道(3)，烟气通道(3)穿过壳体(1)内转子(2)的仓室，烟气通道(3)的下端为出烟口，烟气通道(3)的上端为进烟口，所述壳体(1)的左侧沿垂直方向分别设有低压二次风通道(4)和高压一次风通道(5)，低压二次风通道(4)和高压一次风通道(5)分别穿过壳体(1)内转子(2)的仓室，低压二次风通道(4)和高压一次风通道(5)的下端为进风口，低压二次风通道(4)和高压一次风通道(5)的上端为出风口，其特征在于所述壳体(1)上位于烟气通道(3)与高压一次风通道(5)之间或烟气通道(3)与低压二次风通道(4)之间沿竖直方向设有循环风通道(6)，循环风通道(6)穿过转子(2)的仓室，循环风通道(6)的下端为进风口，循环风通道(6)的上端为出风口；
所述高压一次风通道(5)上位于出风口端的管段与回流管路(7)的进风口相连，回流管路(7)的出风口与所述循环风通道(6)的进风口相连，所述循环风通道(6)的出风口与所述低压二次风通道(4)出风口端的管段相连。
2. 受热面回转式空气预热器的余热回收系统，包括受热面回转式空气预热器，受热面回转式空气预热器包括壳体(1)，壳体(1)内沿垂直方向能转动地安装有圆筒形的转子(2)，转子(2)内沿径向的垂直方向设有多个隔板，隔板将转子(2)分割成若干个扇形的仓室，每个仓室内分别设有传热元件，所述壳体(1)的右侧沿垂直方向设有烟气通道(3)，烟气通道(3)穿过壳体(1)内转子(2)的仓室，烟气通道(3)的下端为出烟口，烟气通道(3)的上端为进烟口，所述壳体(1)的左侧沿垂直方向分别设有低压二次风通道(4)和高压一次风通道(5)，低压二次风通道(4)和高压一次风通道(5)分别穿过壳体(1)内转子(2)的仓室，低压二次风通道(4)和高压一次风通道(5)的下端为进风口，低压二次风通道(4)和高压一次风通道(5)的上端为出风口，其特征在于所述壳体(1)上位于烟气通道(3)与高压一次风通道(5)之间或烟气通道(3)与低压二次风通道(4)之间沿竖直方向设有循环风通道(6)，循环风通道(6)穿过转子(2)的仓室，循环风通道(6)的下端为进风口，循环风通道(6)的上端为出风口，所述高压一次风通道(5)上位于出风口端的管段与回流管路(7)的进风口相连，回流管路(7)的出风口与所述循环风通道(6)的进风口相连，所述循环风通道(6)的出风口与所述低压二次风通道(4)出风口端的管段相连，所述循环风通道(6)与磨料输送风管(8)的出口相连，磨料输送风管(8)上串联有截门，磨料输送风管(8)的进口与仓式气力输送泵(9)相连。
3. 根据权利要求2所述的余热回收系统，其特征在于所述回流管路(7)上串联有截门。”
针对本专利，请求人于2019年6月11日向国家知识产权局提出无效宣告请求，其理由是权利要求1-3不符合专利法第22条第3和4款的规定，请求宣告本专利全部无效，并提交了11份证据以支持其主张。请求人提交的证据如下：
证据1：“设置循环风对回转式空气预热器性能和堵灰的影响分析”，蔡明坤，《锅炉技术》第49卷第6期，2018年11月，第18-26页，复印件；
证据2：CN1163659A；
证据3：JPS5436654A及其中文译文；
证据4：《蓄热技术及其应用》，崔海亭等编，化学工业出版社，2004年8月第1版第1次印刷，封面页、版权页、第75-76页，复印件；
证据5：“电站现役锅炉取消暖风器或热风循环装置的可行性分析”，王春昌等，《热力发电》2009年第2期，第51-53页，复印件；
证据6：CN201262408Y；
证据7：“空气预热器入口冷风的加热方式分析”，沈鸿雁等，《黑龙江电力》，2002年第24卷第1期，第19-20页，复印件；
证据8：《实用锅炉手册》第二版，林宗虎等主编，化学工业出版社，2009年8月第2版第1次印刷，第170-171页，复印件；
证据9：CN201401800Y；
证据10：CN1888531A；
证据11：《锅炉原理》，范从振主编，中国电力出版社，1986年5月第1版、2008年2月第14次印刷，封面页、版权页和第159页，复印件；
针对请求人的上述无效请求，专利权人于2019年8月19日提交了意见陈述书，认为本专利符合专利法的相关规定，同时提交了如下证据：
证据A：专利侵权纠纷处理请求受理通知书，案号为2019-1354号；
证据B：专利纠纷答辩书，案号为2019-1354号；
证据C： CN104949149B；
证据D：第38062号无效宣告请求审查决定书；
证据E：CN107631320B；
证据F：CN207279687U；
证据G：CN207438624U；
证据H：CN208365577U；
证据I：请求人提交的证据3 JPS5436654A的中文译文；
证据J：《电站锅炉空气预热器》，国家电力公司电力机械局等，中国电力出版社，2002年7月第1版、2005年6月第2次印刷，封面页、版权页和第57页，复印件；
证据K：CN202692110U。
针对专利权人提交的意见陈述以及上述证据，请求人又于2019年9月23日提交了意见陈述书，其中重新提交了证据5和7，再次提交了证据3的中文译文，并补充提交了如下的证据：
证据12：“基于有限差分的四分仓回转式空气预热器传热性能数值计算”，上海交通大学工学硕士学位论文，作者金小峰，答辩日期为2007年2月25日，复印件；
证据13：CN201909334U；
证据14：“布置两台三分仓空气预热器和一台四分仓空气预热器性能计算比较”，刘亮，《锅炉技术》，2011年1月第42卷第1期，第16-18页，复印件；
证据15：南京科远自动化集团股份有限公司致北京华能达电力技术应用有限责任公司“关于专利侵权的函告”，复印件。
口头审理于2019年11月1日如期举行，请求人委托专利代理师李建芳、代理人石伟伟，专利权人委托专利代理师马龙出席了本次口头审理。在口头审理过程中：
（1）请求人当庭补充提交了证据11的第164页，并提交了如下的证据供合议组参考：
证据16：“600MW机组空气预热器堵灰原因分析及处理措施”，郑鹏，《重庆电力高等专科学校学报》，2009年12月第14卷第4期，第1-4和17页，复印件；
证据17：“回转式空气预热器堵灰与腐蚀的原因及对策”，许赞飞，《福建电力与电工》，2008年6月第28卷第2期，第59-60页，复印件。
合议组当庭将请求人提交的上述证据转送给专利权人，经核实，专利权人对证据1-17的真实性没有异议，但认为证据3的译文应以其提交的证据I为准，请求人对此表示认可，请求人对证据A-K的真实性没有异议；
（2）请求人明确其无效请求的理由和范围为：权利要求1-3不具备专利法第22条第3款规定的实用性，采用证据1加以证明；权利要求1-3不具备专利法第22条第3款规定的创造性，其中创造性的具体评述方式为，以证据2作为最接近的现有技术，权利要求1相对于证据2、3结合，证据2、4、5、6结合，证据2、3与证据4-6的任意结合均不具备创造性，其中证据11用以表明空气预热器的基本结构以及在腐蚀和堵灰是相通的，证据7、8的公开内容与证据5相近，供合议组参考，证据16和17同样用于供合议组参考；权利要求2在上述证据的基础上进一步结合证据9-10评述，权利要求3的附加技术特征被证据5、6或8公开，因而也不具备创造性。此外，证据12-14用以表明“四分仓”的概念在本专利申请日之前已经提出，证据15用以表明本专利许可的北京华能达电力技术应用有限责任公司涉嫌使用请求人的专利，并不涉及创造性的具体评述。
在此基础上，合议组充分听取了双方意见。
口头审理结束后，请求人又于2011年11月5日提交了意见陈述书，坚持其在口头审理中发表的意见。
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
（一）关于审查基础
本无效宣告请求审查决定以本专利授权公告的权利要求书为审查基础作出。
（二）关于证据
专利权人对证据1-17的真实性均没有异议，合议组经核实对上述证据的真实性予以确认，且证据2-14和16-17的公开日期均在本专利的申请日之前，可以作为本专利的现有技术使用。
专利权人对证据3的中文译文有异议，认为其译文应以专利权人提交的证据I为准，请求人对此表示认可。因此，证据3的内容以专利权人提交的证据I为准。
（三）关于实用性
专利法第22条第4款规定，实用性，是指该发明或者实用新型能够制造或者使用，并且能够产生积极效果。
请求人认为：证据1在前言部分明确指出了其是针对本专利设想能否实现，从硫酸氢铵的生成和凝结机理着手，从原理上探讨本专利的技术可行性，其中在第1节介绍了本专利的方案并简称其为“循环风方案”；通过第2-4节的分析，得出了“循环风气流在硫酸氢铵沉积区温度是低于硫酸氢铵蒸发露点的，故循环风方式将无线实现蒸发掉已沉积硫酸氢铵的目的”和“循环风方案提高了硫酸氢铵积灰区的位置，反而不利于控制硫酸氢铵的沉积”的结论；同时第5节记载了“采用循环风方式时，空气预热器的主要性能指标（漏风率大小、通流阻力大小、排烟温度高低）都是变劣的，具体说明如下：……（3）换热效果明显下降（年增加燃料费用170万以上），……（6）明显增加风机能耗，（7）对含硫酸氢铵灰粒沉积堵灰状况没有改善……”；最后在第7节结论部分指出“采用循环风的空气预热器设计是一种效果和运行经济性都很差的方案；会导致含硫酸氢铵灰粒沉积区上移，……；大幅度增加了一次风向二次风的泄漏率和风机运行电耗，空气预热器排烟温度明显升高导致空气预热器换热效率下降，导致电厂发电煤耗上升，对1台600MW机组，年增加运行费用超过200万元” （参见证据1第18页第2栏及第19页第1栏第1段、第21页第1栏第3段、第22页第1栏倒数第1-2行和第2栏倒数第5-6行，第23-24页第5节，第26页第7节，图3-8以及表2和3）。因此，无论是针对配有SCR脱硝系统的锅炉，还是没有配SCR脱硝系统的锅炉，本专利权利要求1都是没有实用性的，在权利要求1没有实用性的基础上，权利要求2和3也不具备实用性。
对此，合议组经审查后认为：
首先，证据1是从烟气中硫酸氢铵的生成和凝结机理上分析本专利技术方案的可行性，并得出了本专利无法蒸发掉已沉积的硫酸氢铵的结论，其中明确记载了硫酸氢铵是由SCR系统的逃逸氨气和烟气中的SO3和水蒸气反应产生，且其生成会受烟气成分、烟气中灰分浓度以及金属传热元件表面温度等诸多因素的影响（参见证据1第18页第1栏第1段第10-15行，第19页第2栏第2-4段），然而本专利并未记载其致力于清除的积灰和积垢是由硫酸氢铵蒸汽凝结导致，除硫酸氢铵蒸汽凝结以外，硫酸蒸汽凝结也是形成堵灰的因素，证据1、16和17中对此均有记载（参见证据1第19页第1栏最后一段，证据16第1页第2.1节和证据17第59页第2.1节），请求人对此也表示认可，而本专利采用来自高压一次风通道的热空气循环，其温度足以防止硫酸蒸汽的冷凝，进而减少或避免仓室的内壁上和传热元件的表面上的积灰和积垢；与此同时，本领域技术人员公知烟气在脱硝时才可能利用SCR技术，而脱硝并非是烟气处理的必要步骤，且脱硝方式也并不局限于SCR技术一种，即使是采用了SCR技术，在烟气成分、灰分浓度等因素不合适时也无法产生硫酸氢铵蒸汽凝结。因此，证据1基于配有SCR脱硝系统的锅炉进行的分析和所得结论无法表明本专利权利要求1不具备实用性。
其次，关于请求人强调的证据1表明本专利会增大漏风率、风机功耗以及导致换热器换热效率下降等问题：一方面，即使本专利的方案可能会造成某些性能参数的下降，但是如上所述，本专利能够在一定程度上避免或减少堵灰，即能够解决其技术问题、能够在产业上制造或实用并产生积极的效果，故符合实用性的相关规定；另一方面，本领域的技术人员也无法由证据1记载的内容确定其采用的为本专利权利要求1具体结构的装置，且其表2和3显示的也仅是特定参数下的性能和功耗数据，无法表明在其他参数下的性能和功耗数据。
综上，请求人为权利要求1不具备实用性的理由均不成立，同理，请求人认为权利要求2-3不具备实用性的理由也不成立
（四）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，该实用新型具有实质性特点和进步。
权利要求相对于最接近的现有技术存在区别，如果现有技术中并未公开上述区别，也没有证据表明其属于本领域的公知常识，则该权利要求是非显而易见的。
权利要求1要求保护一种受热面回转式空气预热器。
证据2公开了一种回转式空气预热器，并具体公开了（参见其说明书第2-3页，附图1-4）：包括外壳32（相当于壳体1），外壳32内沿垂直方向能转动地安装有圆筒形的转动体34（相当于转子2），转动体34内沿径向的垂直方向设有多个隔板，隔板将转动体34分割成若干个扇形的仓室，每个仓室内分别设有传热元件，转动体34的右侧沿垂直方向设有烟气通道，烟气通道穿过外壳32内转动体34的仓室，烟气通道的下端为出烟口，烟气通道的上端为进烟口，外壳32的左侧沿垂直方向分别设有低压二次风通道和高压一次风通道，低压二次风通道和高压一次风通道分别穿过外壳32内转动体34的仓室，低压二次风通道和高压一次风通道的下端为进风口，低压二次风通道和高压一次风通道的上端为出风口。
证据3公开了一种旋转式热交换装置，并具体公开了（参见其译文第2页倒数第1段-第4页第1段，附图1-3）：旋转式热交换装置14包括旋转式热交换器14’，将其至少分割为3个旋转角度范围：①受热部16；②放热部15；③预热部19，并将废气供给管12’、外部气体供给管17及预热空气供给管20配置于旋转式热交换器14’。如图2所示，热交换元件随着旋转式热交换器14’旋转，顺序通过受热部16、放热部15、预热部19。热交换元件通过受热部16被加热到150-300℃左右，在保持该高温的状态下进入放热部区域并对由外部气体供给管17供给的常温气体加热。因此，通过了边界接近受热部16的放热部的部分（称为放热部始端15’）的热交换元件仍然为相对高温，而通过了边界接近预热部19的放热部的部分（称为放热部终端）的热交换元件被充分地夺去了能量。由于利用通过了放热部始端15’ 的相对高温的外部气体，由送风机21经过预热空气供给管20供给到预热部19，因此能够将相对低速旋转的热交换元件加热到废气的露点温度以上。预热热交换元件后的空气由输出分支管20’导向再生用热风输出管17’，与通过放热部后的外部气体汇合，由送风机18输出到脱湿器再生部9。通过配置预热部19，不会在受热部始端的热交换元件表面有水分的冷凝，使热交换元件的腐蚀变得极小。
证据4公开了一种回转型蓄热式热交换器（参见第76页最后1段以及图3-1），其中图3-1（b）中显示了“吹净区”，并公开了“因蓄热板布置紧密，容易堵灰，故在传热面的上下部设有蒸汽吹灰装置”。
证据5公开了一种锅炉热风循环装置（参见第52页图2），其中图2中具体示出了装置的结构示意图，其包括热风循环管道9和热一次风管道8。
证据6公开了一种燃煤锅炉的热一次风旁路装置（参见附图3和6），其中图3和图6示出了热一次风旁路管道14与热二次风管道7出风口端的管段相连。
双方均认可权利要求1相对于证据2存在如下区别：（1）所述壳体1上位于烟气通道3与高压一次风通道5之间或烟气通道3与低压二次风通道4之间沿竖直方向设有循环风通道6，循环风通道6穿过转子2的仓室，循环风通道6的下端为进风口，循环风通道6的上端为出风口；（2）所述高压一次风通道5上位于出风口端的管段与回流管路7的进风口相连，回流管路7的出风口与所述循环风通道6的进风口相连，所述循环风通道6的出风口与所述低压二次风通道4出风口端的管段相连。
合议组经核实，对上述区别予以确认。基于上述区别，本专利实际解决的技术问题为减少或避免仓室内壁和传热元件表面上的积灰、积垢，提高换热效率和延长使用寿命。
请求人认为：证据3已经全部公开了上述区别（1）和（2），具体地，证据3中同样是四分仓结构，其中预热部19相当于循环风通道6，放热部始端15’相当于高压一次风通道，放热部15相当于低压二次风通道，受热部16相当于烟气通道，预热空气供给管20相当于回流管路7，其位置与作用均与本专利对应部件相同，且预热部19同样位于受热部16和放热部15之间；其防止凝结的气体流动路线同样是通过回流管路7从放热部始端15’出风口引导热风至预热部19进风口，然后从预热部19出风口流出至放热部15出风端口；且证据3与本专利的原理相同，均是加热换热元件，避免蒸汽凝结。同时，证据4公开了区别（1），证据5和证据6结合公开了区别（2），且证据4也给出了与证据3进一步结合的启示，因此，权利要求1相对于证据2、3结合，证据2、4、5、6结合，证据2、3与证据4-6的任意结合均不具备创造性。
对此，合议组经审查后认为：
关于证据3：首先，证据3明确记载了其旋转式热交换器14’具有受热部16、放热部15和预热部19三个分区，其中的放热部始端15’属于放热部15，而非独立于放热部15之外的另一分区，可见证据3中并未公开本专利的四分仓结构；其次，证据3中仅提供了由外部气体供给管17供给的常温外部气体这一种气体，而非分别提供高压一次空气和低压二次空气，其通过放热部始端15’的气体是在换热前便从外部气体供给管17分出，且经换热后的气体全部进入预热空气供给管20并经由送风机21加压，通过预热单元19后再导向再生用热风输出管17’与通过放热部后的外部气体汇合，其与本专利的高压一次风经高压一次风通道换热后再由出风端口分流一部分气体进入回流管路，再通过循环风通道导向低压二次风通道的工作方式明显不同；再次，证据3旋转式热交换器14’中转子的转动方向也与本专利不同，其是沿水平方向转动，而本专利则沿垂直方向转动，相应的其受热部16、放热部15和预热部19中通过气体的流动方向也为水平方向而非竖直方向。由此可见，证据3的旋转式热交换器的具体结构、工作方式以及气体流向上均于本专利不同，其并不具有本专利的高压一次风道和低压二次风道，相应通道的进风口和出风口也并非位于上端和下端，因此证据3并未公开上述区别（1）和（2）相应的这些特征，进一步地，请求人也并未提供证据表明，在证据3的基础上进一步改进上述具体结构、工作方式以及气体流向上均属于本领域的公知常识；且证据3中并未提及减少积灰和积垢的问题，本领域技术人员根据证据3也没有动机将其结合至证据2，故请求人认为权利要求1相对于证据2和3的结合不具备创造性的主张不能成立；
关于证据4，图3-1中显示了其回转型空气预热器具有空气区和烟气区，并未显示空气区具有本专利的高压一次风道和低压二次风道；该图中虽然示出了吹净区，但仅记载了在传热面的上下部设有蒸汽吹灰装置，并未公开具体吹净原理，本领域技术人员无法由此确定证据4中设有穿过转子仓室的循环风通道，并设置有相应的进口和出口，故请求人认为证据4公开了上述区别（1）的主张不能成立。进一步的，请求人也并未提供证据表明，在证据4的基础上进一步改进以得到上述区别（1）属于本领域的公知常识，因而即使将其进一步结合至证据2和3中也无法得到本专利权利要求1的技术方案；
关于证据5和6：首先，证据5和6均未公开其空气预热器为回转式空气预热器，更未公开其空气预热器具有本专利的四分仓结构；其次，证据5和6未公开其同时具有高压一次风道和低压二次风道，请求人分别将证据5的热一次风管道8和证据6的热二次风管道7对应本专利的高压一次风道和低压二次风道并无依据。因此，请求人认为证据5和6结合公开了上述区别的主张不能成立，同时也没有证据表明在上述证据5和6的基础上得到上述区别（2）属于本领域的公知常识，故即使将证据5和6进一步结合至证据2和4中，或者将证据4-6的任一与证据2和3的结合也无法得到本专利权利要求1的技术方案。
此外，请求人明确表明了证据7和8公开的内容与证据5公开的内容相似且仅用于供合议组参考，同时也未采用证据9-17用以具体评述上述区别技术特征，故本决定对上述证据的具体内容不再予以评述。
综上所述，请求人认为权利要求1不具备创造性的理由均不成立。
权利要求2和3相对于证据2同样存在上述区别，因此，在权利要求1不具备创造性的理由不能成立的基础上，请求人认为权利要求2和3不具备创造性的理由也不能成立。
根据上述事实和理由，本案合议组依法做出以下决定。
三、决定
维持第201110170468.1号发明专利权有效。
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知识产权法院起诉。根据该款的规定，一方当事人起诉后，另一方当事人可以作为第三人参加诉讼。
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