Urteil des BPatG vom 31.07.2007
BPatG: stand der technik, verbrennung, patent, fig, vgb, luft, abgas, erfindung, emission, verminderung
BUNDESPATENTGERICHT
34 W (pat) 363/03
_______________
(Aktenzeichen)
Verkündet am
31. Juli 2007
…
B E S C H L U S S
In der Beschwerdesache
betreffend das Patent 197 22 070
…
BPatG 154
08.05
- 2 -
…
hat der 34. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf
die mündliche Verhandlung vom 31. Juli 2007 unter Mitwirkung des Vorsitzenden
Richters Dr.-Ing.
Ipfelkofer sowie der Richter Hövelmann, Dipl.-Phys.
Dr. rer. nat. Frowein und Dr.- Ing. Fritze
beschlossen:
Das Patent wird mit folgenden Unterlagen beschränkt auf-
rechterhalten:
Patentansprüche 1 bis 9,
Beschreibung Spalten 1 bis 5, sämtlich überreicht in der münd-
lichen Verhandlung vom 31. Juli 2007,
1 Blatt Zeichnung, gemäß Patentschrift.
- 3 -
G r ü n d e
I.
Gegen das am 27. Mai 1997 angemeldete und am 30. April 2003 veröffentlichte
deutsche Patent 197 22 070 mit der Bezeichnung „Verfahren zur NO
x
-armen
Verbrennung von Steinkohle bei trockenentaschten Dampferzeugern“ haben die
Firmen
B… GmbH in O…,
Rechtsvorgängerin der H… GmbH
(Einsprechende I),
und
R… AG, L… in K…, Rechtsvorgängerin
der R1… AG (Einsprechende II),
Einspruch eingelegt.
Nach Auffassung der Einsprechenden ist der Gegenstand des angefochtenen
Patents nicht patentwürdig.
Die Einsprechenden haben zur Stützung ihres Vorbringens druckschriftlichen
Stand der Technik genannt.
Im Verfahren befinden sich die folgenden Druckschriften:
D1
DE 36 21 347 C2,
D2
DE 195 27 083 A1,
D3
DE 33 27 597 C2,
- 4 -
D4
K.D. Tigges et al. „Betriebserfahrungen und Ergebnisse mit dem
Omega-Verfahren
zur
Primärentscheidung im Heizkraftwerk
Völklingen“ - Vortrag gehalten am 19. September 1996, abgedruckt
in
DE-Z,
VGB
Kraftwerkstechnik
77(1997), Heft 5, S. 401-406,
D5
DE 41 24 842 A1,
D6
EP 0 139 085 A1,
D7 Veröffentlichung
BMFT-Status-Seminar
„Verbrennungsforschung, 12/88,
D8
Jahrbuch der Dampferzeugungstechnik, 6. Ausg., Herausg. VGB und
FDBR, Vulkan-Verlag, Essen 1989,
D9
VGB
Kraftwerkstechnik
79(1999), Heft 8, S. 60-64,
D10
DE-OS 25 10 365 und
D11
DE 43 08 731 A1.
Die Einsprechenden beantragen,
das Patent zu widerrufen.
Die Patentinhaberin beantragt,
das Patent beschränkt aufrechtzuerhalten mit den
Patentansprüchen 1 bis 9, Beschreibung Spalten 1 bis 5,
sämtlich überreicht in der mündlichen Verhandlung vom
31. Juli 2007, Zeichnung gemäß Patentschrift.
Sie sieht die Neuheit und erfinderische Qualität des Gegenstands des Patents als
gegeben an.
- 5 -
Der geltende Anspruch 1 lautet:
Verfahren zur Verbrennung von Kohle in einem
Verbrennungsraum (1), vorzugsweise in Großfeuerungsanlagen
von Dampfkesseln, bei dem man Verbrennungsluft
(29) und
Kohle
(30) über mindestens einen Brenner
(22a,
b,
c) in den
Verbrennungsraum (1) einbringt und verbrennt und einen Teil der
entstehenden Rauchgase
(31) in den Verbrennungsraum
(1)
zurückführt, wobei man die Kohle
(30) dem oder jedem
Brenner (22a, b, c) mittels Förderluft
(32 pneumatisch zuführt,
dadurch gekennzeichnet, dass man der Förderluft (32) einen Teil
der zurückzuführenden Rauchgase (31) zugibt, dass man 10 bis
30 Vol.% der von dem oder jedem Brenner (22a, b, c) erzeugten
Rauchgase (31) über konzentrisch in der Brennerkehle angeord-
nete Rohre direkt in die Brennzone
(23) des oder jeden
Brenners (22a, b, c) einbläst und dass man in den Verbren-
nungsraum (1) zum Schutz der inneren Oberflächen des Verbren-
nungsraumes Rauchgas (31) als Schleiergas einleitet.
Zu den Unteransprüchen und weiteren Einzelheiten des Vortrags der Beteiligten
wird auf die Akte verwiesen.
II.
Die frist- und formgerecht erhobenen Einsprüche sind zulässig.
Das geltende Patentbegehren ist zulässig.
Der in der mündlichen Verhandlung vorgelegte neue Anspruch 1 beruht auf den
erteilten Ansprüchen 1, 3 und 6 sowie der Patentbeschreibung Spalte
4,
Abs. 0027, Z. 64 bis Sp. 5, Z. 1. Durch die Einfügungen, wonach man 10 bis
- 6 -
30 Vol % der von dem oder jedem Brenner (22a, b, c) erzeugten Rauchgase (31)
über konzentrisch in der Brennerkehle angeordnete Rohre direkt in die
Brennerzone (23) des oder jeden Brenners (22a, b, c) einbläst und dass man in
den Verbrennungsraum (1) zum Schutz der inneren Oberflächen des Verbren-
nungsraumes Rauchgas (31) als Schleiergas einleitet, ergibt sich eine Ein-
schränkung des Schutzbereichs des Patents gegenüber der erteilten Fassung,
denn eine definierte Menge der Rauchgase, die Mittel und die Art und Weise der
Zurückführung, die Stelle, an der sie eingeleitet werden, sowie die zusätzliche
Einleitung von Rauchgas als Schleiergas waren in dem erteilten Anspruch 1 nicht
angegeben.
Die geltenden Unteransprüche 2 bis 5 beruhen auf den erteilten Ansprüchen 2
bis 5 und die geltenden Ansprüche 6 bis 9 auf den erteilten Ansprüchen 7 bis 10.
Bezüglich der ursprünglichen Offenbarung des Gegenstandes des geltenden
Patentbegehrens bestehen keine Bedenken.
A
Das angefochtene Patent betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von Kohle
in einem Verbrennungsraum, vorzugsweise in Großfeuerungsanlagen von
Dampfkesseln, und speziell ein Verfahren zur NO
x
-armen Verbrennung von
Steinkohle in einem trockenentaschten Dampferzeuger, wobei die Asche
zusammen mit dem Abgas aus dem Verbrennungsraum abgeführt wird. Die
Rauchgase enthalten neben Asche und anderen Bestandteilen Stickstoffmonoxid,
Distickstoffoxid und Stickstoffdioxide, zusammen als NO
x
bezeichnet. Mit dem
beanspruchten Verfahren soll bei gleich bleibend hohem Wirkungsgrad der in der
Bundesrepublik Deutschland geltende NO
x
-Grenzwert für Großfeuerungsanlagen
von 200 mg/Nm
3
eingehalten werden (siehe Sp. 1, Abs. 0001 und 0002 in der
Patentschrift).
Zur Verringerung der NO
x
-Bildung sind sogenannte Primärmaßnahmen bekannt,
die - im Gegensatz zu Sekundärmaßnahmen, wie beispielsweise die Abgas-
- 7 -
reinigung durch Absorptions- oder Reduktionsmethoden
– in den Ver-
brennungsprozess eingreifen mit dem Ziel, die thermische Bildung von Stickoxiden
zu unterdrücken (siehe Sp. 1, Abs. 0004 in der PS).
Die in der Patentschrift zum Stand der Technik beschriebenen Verfahren bleiben
entweder hinter dem Ziel der Einhaltung des geltenden NO
x
-Grenzwertes zurück
oder erfordern eine aufwändige und regelungstechnisch schwer zu bewältigende
Rauchgasrezirkulation, so dass eine sichere Zündung der Brennerflamme nicht
gewährleistet werden kann, und sie weisen noch weitere Nachteile auf, die zu
einem Anstieg der NO
x
-Emission führen (siehe Sp. 1, Abs. 0005 bis Sp. 2,
Abs.
0009 in der PS). Bei unterstöchiometrischer Verbrennung ergibt sich
zusätzlich das Problem, dass die Verbrennungsraumheizflächen vor dem verstärkt
auftretenden Korrosionsangriff zu schützen sind, (siehe Sp. 1, Abs. 0006, Z. 51
bis 54).
Davon ausgehend hat sich die Patentinhaberin die Aufgabe gestellt, ein Verfahren
zu schaffen, welches allein mit Hilfe von feuerungstechnischen Maßnahmen die
NO
x
-Emission unter 200 mg/Nm³ begrenzt und gleichzeitig den Einsatz eines
weiten Brennstoffbandes gewährleistet, bei gleich bleibend gutem Wirkungsgrad
der Dampferzeugungsanlage (siehe Sp. 2, Abs. 0010 in der PS).
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem geltenden Anspruch 1.
Der Kern der Erfindung ist in der gemeinsamen Anwendung mehrerer
Maßnahmen zu sehen: Ein Teil der Rauchgase wird der Förderluft, mit der die
Kohle eingeblasen wird, zugegeben; eine definierte Menge eines anderen Teils
der Rauchgase wird über konzentrisch in der Brennerkehle angeordnete Rohre
direkt in die Brennzone des oder jeden Brenners eingeblasen, und einen weiteren
Teil der Rauchgase leitet man zum Schutz der inneren Oberfläche des
Verbrennungsraumes als Schleiergas in den Verbrennungsraum ein.
- 8 -
B.
Die Einsprüche haben insoweit Erfolg als das Patent mit den im Tenor
genannten Unterlagen beschränkt aufrechtzuerhalten ist.
In gegliederter Form lautet der geltende Anspruch 1 wie folgt:
1
Verfahren zur Verbrennung von Kohle in einem Verbrennungsraum (1),
vorzugsweise in Großfeuerungsanlagen von Dampfkesseln;
2
Verbrennungsluft (29) und Kohle (30) werden über mindestens einen
Brenner (22a, b, c) in den Verbrennungsraum (1) eingebracht und ver-
brannt;
3
ein Teil der entstehenden Rauchgase
(31) wird in den Verbren-
nungsraum (1) zurückgeführt;
4
die Kohle (30) wird dem oder jedem Brenner (22a, b, c) mittels För-
derluft (32) pneumatisch zugeführt;
OBERBEGRIFF
5
der Förderluft (32) wird ein Teil der zurückzuführenden Rauchgase (31)
zugegeben;
6
10 bis 30 Vol % der von dem oder jedem Brenner (22a, b, c) erzeugten
Rauchgase (31) werden über konzentrisch in der Brennerkehle ange-
ordnete Rohre direkt in die Brennzone
(23) des oder jeden
Brenners (22a, b, c) eingeblasen;
7
in den Verbrennungsraum (1) wird zum Schutz der inneren Oberflächen
des Verbrennungsraumes Rauchgas (31) als Schleiergas eingeleitet.
KENNZEICHEN
Das zweifelsfrei gewerblich anwendbare patentgemäße Verfahren ist unstreitig
neu. Wie sich aus den nachfolgenden Ausführungen zur erfinderischen Tätigkeit
- 9 -
ergibt, zeigt und beschreibt keine der im Einspruchsverfahren befindlichen
Druckschriften sämtliche in dem geltenden Anspruch 1 enthaltenen Merkmale.
Das patentgemäße Verfahren beruht auch auf einer erfinderischen Tätigkeit.
Als Fachmann ist vorliegend ein Diplomingenieur (Universität) des Maschi-
nenbaus, Fachrichtung Verfahrenstechnik, anzusehen, der über umfassende
Kenntnisse auf den Gebieten der Planung und des Betriebs von Groß-
feuerungsanlagen verfügt.
Die Druckschrift VGB Kraftwerkstechnik 79 (1999), Heft 8, S. 60-64, D9, betrifft
einen nachveröffentlichten Stand der Technik und hat daher für die Beurteilung
der Patentwürdigkeit außer Betracht zu bleiben.
Gemäß der von der Einsprechenden I als nächstkommend angesehenen, u. a. ein
Verfahren zur Verminderung der Bildung von NO
x
bei der Verbrennung von
Kohlenstaub betreffenden Druckschrift DE 195 27 083 A1, D2, werden Verbren-
nungsluft und Kohle über mindestens einen Brenner in den Verbrennungsraum
eingebracht und verbrannt, wobei ein Teil der entstehenden Rauchgase in den
Verbrennungsraum zurückgeführt und die Kohle dem Brenner mittels Förderluft
pneumatisch zugeführt wird (siehe Spalte 2, Zeilen 34 bis 46 sowie Anspruch 1).
Somit besteht hinsichtlich der Merkmale
1 bis
4, die den Oberbegriff der
gegliederten Fassung des geltenden Anspruchs 1 bilden, Übereinstimmung mit
dem patentgemäßen Verfahren. Darüber hinausgehend zeigt und beschreibt die
D2 auch das kennzeichnende Merkmal 5, wonach der Förderluft ein Teil der
zurückzuführenden Rauchgase zugegeben wird, nämlich über die Leitung 7,
welche Primärluft und Kohlenstaub fördert (siehe insbesondere die Figur 4 i. V. m.
Sp. 4, Z. 14 bis 19 und Anspruch 3), nicht jedoch die weiteren kennzeichnenden
Merkmale 6 und 7 gemäß der gegliederten Anspruchsfassung.
- 10 -
Die Druckschrift DE
41
24
842
A1,
D5, von der die Einsprechende
II in der
mündlichen Verhandlung ausgegangen ist, betrifft ebenfalls zwar ein gattungs-
gemäßes Verfahren, bei dem schon das Merkmal 5 des geltenden Anspruchs 1
verwirklicht ist, ihr Offenbarungsumfang geht jedoch nicht über den der
Druckschrift D2 hinaus (siehe insb. die einzige Figur und Spalte 2, Z. 8 bis 15).
Auch aus der Gesamtschau des nächstkommenden Standes der Technik mit den
übrigen Druckschriften lässt sich die vollständige patentgemäße Lösung nicht
ohne erfinderisches Zutun entnehmen oder herleiten.
So finden sich in der Druckschrift „Jahrbuch der Dampferzeugungstechnik“, D8,
lediglich zusammenfassende Darstellungen der verschiedenen Maßnahmen zur
NO
x
-Reduzierung und keine Hinweise auf die Details der patentgemäßen
Vorgehensweise.
Die Druckschriften DE 33 27 597 C2, D3, und EP 0 139 085 A1, D6, zeigen und
beschreiben jeweils das gleiche Verfahren zum Verbrennen von flüssigen
und/oder gasförmigen Brennstoffen in einem Verbrennungsraum unter ver-
minderter Bildung von NO
x
, wobei durch die Injektorwirkung, die von der aus
einem Führungsrohr 5 ausströmenden Primärluft ausgeübt wird, ausgebrannte
Rauchgase aus dem Feuerraum 9 angesaugt werden. Davon abgesehen, dass
bei diesem nicht die Verbrennung von Kohle betreffenden und mithin nicht
gattungsgemäßen Verfahren zwangsläufig schon das Merkmal 5 fehlt, werden im
Unterschied zum Merkmal 6 des geltenden Anspruchs 1 des angefochtenen
Patents die von dem Brenner erzeugten Rauchgase nicht über konzentrisch in der
Brennerkehle angeordnete Rohre direkt in die Brennzone eingeblasen, sondern
werden infolge der Injektorwirkung von Primärluft durch einen Verbindungs-
kanal 24 und den Zwischenraum zwischen der Eintrittsöffnung des zweiten
Führungsrohres 14 und der Deckplatte 10 des Luftkastens 1 in den Innenraum des
zweiten Führungsrohres 14 geführt, wobei sie an den Flammenanfang zwischen
der Primärluftaufgabe und der Sekundärluftaufgabe gelangen (siehe insb. Fig. 1
- 11 -
i. V. m. Sp. 4, Z. 23 bis 32 in der D3 bzw. insb. Fig. 1 i. V. m. S. 9, letzter Abs. in
der D6). Die Rückführung erfolgt somit in der Brenneranordnung selbst und nicht
über eine brennerexterne Leitung. Bei dieser Vorgehensweise das gezielte
Einblasen eines definierten Volumenanteils von 10 bis 30 % der von dem Brenner
erzeugten Rauchgase in die Brennzone, wie es das angefochtene Patent vorsieht,
nicht ohne weitere Maßnahmen möglich.
Gemäß der weiteren ein Verfahren zum Umwandeln von Stickoxide enthaltenden,
bei der Verbrennung von Brennstoffen wie Kohle, Öl, flüssigen Kohlen-
wasserstoffen und dergl. entstehenden Gasen betreffenden Druckschrift
DE 25 10 365 A1, D10, (siehe Bezeichnung und S. 7, zweiter Absatz) ist zwar eine
direkte Rückführung der Rauchgase über brennerextern angeordnete Leitungen
46, 46A und 46B vorgesehen, die in Speicherräume 42 münden (siehe Fig. 2
i. V. m. S. 8, Z. 21 bis 25); ob und gegebenenfalls wie und in welcher Menge diese
Rauchgase in die Brennzone des jeweiligen Brenners gelangen, ist daraus jedoch
noch nicht ersichtlich. Des Weiteren schlägt die Druckschrift D10 vor, Rauchgas
durch das Ventil 74 über eine Leitung 72 in den Ofen 30 als Steuermittel für die
Temperatur einzuleiten, um die Rückbildung von Stickoxiden zu verhindern. Der
Fig. 2 nach erfolgt die Einleitung zusammen mit Sekundärluft, die durch ein
Gebläse über eine oder mehrere Leitungen 50 von der Seitenwand her in den
Ofenraum gelangt, um überschüssigen Brennstoff zu oxidieren (siehe S. 8, Z. 9
bis 14 und Z. 26 bis 32), wobei wesentlich ist, dass die Temperatur in der
Verbrennungszone in den Grenzen gehalten wird, damit eine geeignete Oxydation
und Reduktion erfolgt, ohne dass es zu einer Schädigung des hitzefesten
Materials kommt (siehe S. 9, Z. 1 bis 4). Auf diese Weise könnte zwar ein Schutz
der inneren Oberflächen des Verbrennungsraums mitbewirkt werden, jedoch
anders als bei dem angefochtenen Patent, das ausdrücklich nicht die Einmischung
des Rauchgases in den gesamten Feuerraum vorsieht, sondern lediglich die
Bedeckung der Randzonen des Verbrennungsraumes mit Rauchgas als
Schleiergas.
- 12 -
Somit könnte die Druckschrift D10 zwar einen Fachmann in die Richtung des
Merkmals
6 führen, nicht jedoch zu dessen besonderer Ausgestaltung und
keinesfalls zum Merkmal 7 des patentgemäßen Verfahrens.
Die Druckschrift DE
43
08
731
A1, D11, welche u.
a. ein Verfahren zur
Verminderung der Bildung von NO
x
angibt, mag zwar in weiterer
Übereinstimmung mit dem Merkmal 6 des geltenden Anspruchs 1 die Merkmale
aufzeigen, wonach vom Brenner 12 erzeugtes Rauchgas mittels einer bren-
nerexternen Rezirkulationsleitung 15 zurückgeführt und über ein Gebläse 16
sowie nachfolgend konzentrisch angeordnete, direkt auf die Brennerflamme
gerichtete Treibdüsen 20 als Treibstrahlen 21 in das erste Drittel der Flamme 14
in den heißesten Flammenbereich eingemischt werden (siehe insb. die Fig. 1
und 3 sowie Sp. 4, Z. 31 bis 37), und dem Fachmann zudem die Anregung
vermitteln, eine bestimmte Menge Rauchgas - 20 bis 25 % - zurückzuführen
(siehe Sp. 4, Z. 44 bis 47). Letztlich fehlt jedoch wiederum - wie auch im übrigen
noch zu berücksichtigenden Stand der Technik - die Maßnahme gemäß Merk-
mal 7, wonach ein weiterer Teil des Rauchgases zum Schutz der inneren
Oberflächen des Verbrennungsraumes als Schleiergas in den Verbrennungsraum
eingeleitet wird.
Mit Blick auf die Korrosionsproblematik ist die Druckschrift DE 36 21 347 C2, D1,
nächstkommend, die ein gattungsgemäßes Verfahren beschreibt und zur
Verhinderung der CO-Korrosionen vorsieht, dass ein von dem oberhalb der
Reduktionsgaseindüsung als Oberluft einzublasenden Luftstrom abzweigender
Teilstrom im Bereich der oberen Brennerebenen als Schleierluft in den Feuerraum
eingeblasen wird (siehe Sp. 3, Z. 63 bis Sp. 4, Z. 4 sowie Sp. 7, Z. 22 bis 32
i. V. m. Fig. 1 und 2). Gegebenenfalls kann die kalte Schleierluft durch
vorgewärmte Luft ersetzt werden (siehe Sp. 7, Z. 51 bis 53). Für den Fachmann
besteht angesichts dieses konkreten Lösungsvorschlages zunächst keine Veran-
lassung, an Stelle von Luft Rauchgas einzusetzen, zumal der verbleibende
- 13 -
relevante Stand der Technik keinerlei in diese Richtung gehende Alternative
aufzeigt.
In der Druckschrift VGB Kraftwerkstechnik 77 (1997), D4, wird zwar die Pro-
blematik der Feuerraumkorrosion angesprochen. Sie beschreibt jedoch lediglich
Überwachungsmaßnahmen der Wandatmosphäre (siehe S. 405, rechte Spalte,
zweiter Absatz i. V. m. S. 406, Bilder 17 und 18) und gibt keinen Hinweis, wie das
Auftreten von Korrosion verhindert werden könnte.
In der Veröffentlichung
BMFT-Status-Seminar „Verbrennungsforschung“
D7,
werden ebenfalls keinerlei Mittel zum Schutz der inneren Oberflächen erwähnt.
Sie lehrt eher, dass bei gattungsgemäßen Verfahren Vorkehrungen in dieser
Hinsicht nicht erforderlich sein könnten, da sich keinerlei Anzeichen für die
zunächst befürchteten CO-Korrosionen im Feuerraum ergaben (siehe S. K11,
letzter Absatz, erster Satz).
Die Patentinhaberin hat dieses Problem miteinbezogen und mit ihrer Erfindung
den Nachteil des Standes der Technik ausgeräumt, dass eingeblasene Schleier-
luft, insbesondere in der luftarmen Zone, sich an dem Verbrennungsvorgang
beteiligt und dann zu einem Anstieg der NO
x
-Emissionen führt. Die Maßnahme,
zum Schutz der inneren Oberflächen des Verbrennungsraumes Rauchgas an
Stelle von Luft als Schleiergas einzuleiten, findet im gesamten zu berück-
sichtigenden Stand der Technik kein Vorbild – erst recht nicht in Kombination mit
den übrigen Merkmalen des Verfahrens gemäß dem geltenden Anspruch 1 des
angefochtenen Patents - und kann somit nach Überzeugung des Senats nicht dem
Wissen des Fachmannes zugerechnet werden und daraus nahegelegt sein.
Der geltende Anspruch 1 des angefochtenen Patents ist folglich gewährbar.
C.
Zusammen mit dem geltenden Anspruch 1 sind auch die direkt oder indirekt
darauf rückbezogenen Ansprüche
2 bis
9 bestandsfähig, zumal sie keine
- 14 -
selbstverständlichen Ausgestaltungen des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Inhalt
haben.
Dr. Ipfelkofer
Hövelmann
Dr. Frowein
Dr. Fritze
Me