具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面根据图1-图4描述本发明的实施例的燃料喷嘴1。燃料喷嘴1包括若干燃料管组件10，每个燃料管组件10包括燃料管11，燃料管11内具有用于燃料流通的燃料通道。若干燃料管11以燃料喷嘴1的轴线为中心呈放射状排布，燃料管11设有与燃料通道连通的燃料进口111。每个燃料管组件10还设有与燃料通道连通的燃料喷口121，燃料喷口121的喷出方向朝前。燃料从燃料管11上的燃料进口111中进入燃料管11中的燃料通道中，并从燃料喷口121喷出。

根据本发明实施例提供的燃料喷嘴通过设置若干呈放射状排布的燃料管，燃料管上开设用于向前喷射燃料的燃料喷口，可以作为燃气轮机轴向分级燃烧器的第二级燃烧室燃料喷嘴使用，能够在短时间内实现燃料与空气的快速均匀掺混，降低NO_x的排放量，且对燃烧室流动损失影响较小，可有效提高燃烧室性能。本发明实施例提供的燃料喷嘴可利用低温的燃料对燃料喷嘴进行冷却，提高燃料喷嘴的热防护性能。

下面根据图1-图4详细描述本发明提供的具体实施例。为了描述方便，下面以燃料喷嘴1的轴向为前后方向描述本发明的技术方案。

如图1所示，燃料喷嘴1包括若干呈放射状排布的燃料管组件10。每个燃料管组件10包括燃料管11和若干喷射管12。喷射管12与燃料管11的侧壁相连，喷射管12上设有燃料喷口121。具体地，喷射管12内具有与燃料管11的燃料通道连通的通道，燃料喷口121与该通道连通，用于向前喷射出燃料。

需要说明的是，此处提到的“向前”喷射燃料并不是指燃料向正前方向喷射出，燃料也可以从燃料喷口121中与前后方向呈一定夹角地喷射出，只要燃料喷出的方向大致为前方，即可认为燃料的喷出方向“向前”。

进一步地，燃料喷嘴1还包括基座13，每个燃料管11与基座13相连。并且，若干燃料管11从基座13呈放射状向四周延伸。在本实施例中，基座13为环形，其具有中心通孔，空气可以从中心通孔中从后向前流动，与燃料喷嘴1喷出的燃料进行掺混。

如图1和图2所示，若干燃料管11围绕环形的基座13等间隔设置，燃料管11沿基座13的径向延伸，且若干燃料管11的长度相同。基座13的中心轴线与燃料喷嘴1的中心轴线重合。

可选地，燃料进口111设在燃料管11的一端。在图1和图2所示的实施例中，燃料进口111设在燃料管11的远离燃料喷嘴1的轴线的一端。在其他实施例中，燃料进口111也可以设在燃料管11的靠近燃料喷嘴1的轴线的一端。或者，燃料进口111也可以设在燃料管11的中部。

如图1和图2所示，在本实施例中，每一个燃料管11上连接有多个喷射管12，多个喷射管12沿对应的燃料管11的轴向间隔排布。并且，喷射管12均连接在燃料管11的同一侧，使得本实施例的燃料喷嘴1呈旋转对称，提高了燃料喷嘴1的结构合理性。

并且，如图1和图2所示，燃料管11的中心轴线均与燃料喷嘴1的轴线垂直，且若干燃料管11的中心轴线位于同一平面上。

进一步地，在图1和图2所示的实施例中，喷射管12的延伸方向与对应的燃料管11的轴向相互垂直。燃料喷口121设在喷射管12的侧壁上。并且，燃料喷口121的喷出方向与喷射管12的延伸方向相互垂直。

具体地，如图1和图2所示，喷射管12的横截面为四边形，燃料喷口121设置在喷射管12的朝前的侧壁上。燃料喷口121的喷出方向与喷射管12的朝前的侧壁相互垂直。

进一步地，燃料喷口121的喷出方向与燃料喷嘴1的轴线之间的夹角大于等于0°小于90°。其中，当燃料喷口121的喷出方向与燃料喷嘴1的轴线之间的夹角等于0°，燃料喷口121的喷出方向朝向正前方，即燃料朝正前方向喷射出。当燃料喷口121的喷出方向与燃料喷嘴1的轴线之间的夹角大于0°小于90°，实现将上游的空气来流产生不同程度的旋流效果，从而促进燃料与空气的掺混，同时该旋转设计也可以降低流阻。

如图3和图4所示，燃料喷口121的喷出方向与燃料喷嘴1的轴线之间的夹角为45°。具体地，喷射管12的延伸方向与各燃料管11所在的平面之间的夹角呈45°，由于喷射管12的延伸方向与对应的燃料管11的轴向相互垂直，且燃料喷口121的喷出方向与喷射管12的延伸方向相互垂直。因此，燃料喷口121的喷出方向与燃料喷嘴1的轴线之间的夹角为45°。又因为燃料管11呈放射状排布，如此结构设计使得从各个燃料喷口121中喷出的燃料能够在燃料喷嘴1的前方产生旋流效果，与燃料实现快速、均匀地混合，从而大大减低了NO_x的排放，并且减少了燃料室的流动损失，有效地提高了燃烧室的性能。

在其他实施例中，燃料喷口121的喷出方向与燃料喷嘴1的轴线之间的夹角可以大于等于10°小于等于80°。或者，燃料喷口121的喷出方向与燃料喷嘴1的轴线之间的夹角可以大于等于30°小于等于60°。或者，燃料喷口121的喷出方向与燃料喷嘴1的轴线之间的夹角可以大于等于40°小于等于50°。

可选地，燃料喷口121的喷出方向与燃料喷嘴1的轴线之间的夹角为40°、42°、44°、46°、48°或50°。使上游的空气来流产生的旋流效果使燃料与空气实现更好地掺混，同时更好地降低流阻。

可以理解的是，在其他实施例中，喷射管12的延伸方向与对应的燃料管11的轴向之间的角度可以为其他角度，例如喷射管12的延伸方向与对应的燃料管11的轴向之前的夹角为20°-80°。

可选地，喷射管12从燃料管11向远离燃料喷嘴1的轴线延伸，或者，喷射管12从燃料管11向靠近燃料喷嘴1的轴线延伸。

在其他实施例中，燃料喷口121的喷出方向与喷射管12的延伸方向可以不相互垂直，例如，喷射管12的延伸方向与对应的燃料管11的轴向相互垂直，喷射管12的延伸方向与各燃料管11所在的平面相互平行，燃料喷口121的喷出方向与喷射管12的延伸方向之间呈45°，燃料喷口121的喷出方向与燃料喷嘴1的轴线之间的夹角同样为45°。

为了进一步提高燃料喷嘴1的性能，使燃料与空气实现快速掺混，如图2所示，燃料管11上连接的多个喷射管12中的至少一部分设有若干燃料喷口121，且若干燃料喷口121沿其所在的喷射管12的延伸方向间隔排布。并且，喷射管12的长度向远离燃料喷嘴1的轴线的方向增大，喷射管12上设置的燃料喷口121的数量向远离燃料喷嘴1的轴线的方向增多。如此设置能够在较大半径的空间处实现燃料的均匀分布喷射，从而促进与空气的掺混。

进一步地，燃料管组件10包括第一燃料管组件20和第二燃料管组件30，第一燃料管组件20和第二燃料管组件30在燃料喷嘴1的周向上交替设置。第一燃料管组件20包括N个喷射管12，第二燃料管组件30包括N+P个喷射管12。其中N和P均为大于0的正整数。

其中，第一燃料管组件20的N个喷射管12与第二燃料管组件30的N个喷射管12在燃料喷嘴1的周向上一一对应，第二燃料管组件30的其余P个喷射管12相比第二燃料管组件30的N个喷射管靠近燃料喷嘴1的轴线设置。

在图2所示的实施例中，第一燃料管组件20包括3个喷射管12，第二燃料管组件30包括4个喷射管12。第二燃料管组件30上的4个喷射管12中的远离燃料喷嘴1的轴线的3个喷射管12与相邻的第一燃料管组件20的3个喷射管12在燃料喷嘴1的周向上一一对应地设置。并且第一燃料管组件20的3个喷射管12以及第二燃料管组件30的4个喷射管12上的燃料喷口121的数量向远离燃料喷嘴1的轴线的方向依次增多。该设计的目的是为了避免在靠近燃料喷嘴1的轴线的位置燃料喷口121的布局过于密集，从而有效地降低了燃料喷嘴1中心处的流阻。

进一步地，基座13内设有与燃料通道连通的通路，基座13的靠近第一燃料管组件20的位置设置有与通路连通的燃料喷孔131，燃料喷孔131的喷出方向朝前，燃料喷孔131的设计用于补充燃料喷嘴1中心处的燃料分布。作为示例，燃料喷孔131在燃料喷嘴1的径向上与第一燃料管组件20的燃料管11相对。

可选地，基座13内的通路与第一燃料管组件20的燃料通道连通，或者基座13内的通路与第一燃料管组件20和第二燃料管组件30中的每一者的燃料通道连通。

进一步地，基座13的靠近第二燃料管组件30的位置设置有通孔132，通孔132沿燃料喷嘴1的轴线贯穿基座13。作为示例，通孔132在燃料喷嘴1的径向上与第二燃料管组件30的燃料管11相对。上游的空气能够通过通孔132向前流动，通孔132的设置用于降低基座13处的流阻，降低以及基座13处的温度。

如图5所示，本发明实施例还提供一种燃气轮机，燃气轮机包括筒体2和燃料喷嘴1。筒体2内具有空腔，空腔包括燃烧室21和空气流通腔22。燃料喷嘴1设在空腔内且其轴线沿空腔的轴向延伸，燃料喷口121的喷出方向朝向燃烧室21，空气流通腔22位于燃料喷嘴1的后方，空气流通腔22中的空气向燃烧室21流动，燃料喷嘴1向燃烧室21内喷射燃料，实现与燃料的快速、均匀地掺混。

在本实施例中，由于燃料进口111设置在燃料管11的远离轴线的一端，燃料管11的远离燃料喷嘴1的轴线的一端与筒体2的内周壁相连，筒体2的周壁上设有与若干燃料进口111一一对应的开孔23。燃料通过筒体2上的开孔23进入燃料进口111中，从而进入燃料通道内，并最终从燃料喷口121喷出。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。