我国是世界上的产煤大国之一,如何清洁高效利用煤炭资源是我国能源格局中的重要一环,循环流化床技术作为目前较好的商业洁净煤燃烧技术对我国有着重要意义。返料阀是保证循环流化床循环回路稳定畅通的关键部件,目前循环流化床锅炉中的返料阀多为U型返料阀,但其运行的稳定性尚有不足,特别是近年来越来越多的生物质掺烧因其灰分降低,更是导致了U型返料阀容易出现烟气反窜的现象。本研究分别使用理论分析、数值模拟、实验的方法对返料阀的返料特性进行研究,从而在此基础上对返料阀的结构进行优化。在研究中首先通过理论分析的方法搭建U型返料阀内部的物料受力以及流动情况的数学模型,分析出影响返U型料阀返料特性的因素有物料性质、返料阀结构参数以及其运行参数,并据此设计了新型可调U型返料阀。通过Fluent软件对建立的返料阀模型进行数值模拟,验证U型返料阀返料特性的影响因素并观察返料阀舌板高度、返料风量以及物料高度对返料特性的影响,为U型返料阀的实验研究提供了指导。随后采用单因素替换法对U型返料阀进行实验研究,分别获得不同流化风量、松动风量、舌板高度以及物料高度下的返料特性曲线,得到以下结论:返料风量对返料特性有很大影响,返料量在一定范围内随着返料风量增加而增加,流化风量与松动风量最佳配比为1:10;在其它运行参数不变的前提下,舌板高度越高返料量越大,但是舌板高度超出60mm后容易导致U型返料阀失控;返料量几乎随物料高度线性增长。最后根据实验结论,对U型返料阀结构进行了优化,将可调舌板分为上下两级,上级固定不变,下级舌板与螺杆相连,使用螺杆行程调节下级舌板高度。