火电厂向大气排放的烟气中存在着大量的水蒸气,如能将其回收利用,可以回收部分余热,并且一定程度上解决火电厂用水量较大的问题。本文主要研究了基于膜法的烟气水分回收系统集成与性能的分析。主要研究内容如下:首先从理论计算角度出发,基于酸露点预测模型和湿法脱硫水平衡模型,定量分析了不同燃料烟气中的含水率、排烟温度对烟气酸露点和脱硫系统水平衡的影响。当烟气中SO3的摩尔分数一定时,水蒸气含量越高,酸露点温度越高。比如:SO3摩尔分数在20ppm时,水蒸气含量从20%降低至5%,烟气酸露点降低16.6℃。脱硫塔入口烟温每降低10℃,单位烟气水蒸发量降低0.05kg/kg。定量计算了不同燃料发电机组烟气水分和热量回收的理论潜力。一台500MW机组,烟气流量150万m3/h,当烟气温降为10℃,理论凝结水量46.36t/h,热量回收 177GJ/h。多孔陶瓷复合膜是烟气水分及热量回收中的关键组件,基于传热传质理论建立了适用多孔陶瓷复合膜的冷凝换热模型,在给定的膜结构参数、烟气和冷却水参数条件下,可以计算出口烟气温度和凝结水量等参数。与传统的理论计算模型不同,考虑到沿膜管流动过程中烟气与冷却水的热物性参数随着冷凝过程而变化,本文采用了总传热面积离散化后分段计算的方式,提高了模型精度。模型结果与实验数据进行了对比,结果表明:烟气出口温度计算误差小于1%;凝结水量与实验结果相对误差15%,原因可能在于实验误差以及模型中传质系数选取问题。利用所建立的模型,对燃煤和燃气机组的膜组件进行了逆流换热模拟,获得了膜面积与冷凝水量之间的关系。以500MW超临界燃煤机组为基准,设计三种基于多孔陶瓷膜的燃煤机组烟气水分和热量回收系统。利用Ebsilon软件对热力系统进行了模拟仿真,结果表明:脱硫前安装低温省煤器,将烟气温度由165℃降至80℃,回收热量用于加热凝结水,脱硫后采用多孔陶瓷膜冷凝器回收水分的系统。机组热耗率降低约1.27%,减少机组脱硫耗水量约94.13t/h;回收水分约99.87t/h。电厂湿烟羽消除是目前电力行业的一个热点问题,建立了湿烟羽的预测模型,计算了膜法在消除湿烟羽方面的潜力。结果表明:环境温度大于15℃时,水回收率达到40%以上时,基本无湿烟羽产生。如果水回收率达到60%以上,冬季或者环境温度较低时基本无湿烟羽产生。