在严格的超低排放要求下,湿法脱硫技术在燃煤电站得到快速推广应用,然而烟气经湿法脱硫塔洗涤净化后达到湿饱和状态,直接排放会造成严重的水资源浪费和低温余热损失。膜分离法兼顾烟气脱水和余热回收,相对于低温冷凝法和溶液吸收法,具有更强的传热能力,且回收冷凝水水质较高。本文以多孔陶瓷膜烟气水分及余热回收系统为研究对象,采用实验探究、统计分析、数值模拟及应用试验的方法,研究不同冷却介质条件下烟气水分及余热回收系统的热/质传递特性,以期揭示多孔陶瓷膜回收烟气水分及余热的变化规律。具体研究内容及结论如下:搭建了纳米陶瓷膜烟气脱水及余热回收实验平台,以循环水作为膜组件的冷却介质,分析了烟气温度及流量、循环水温度及流量等参数对陶瓷膜回收性能的影响规律;表征烟气水分及余热回收性能的评价指标有水回收速率/效率和热回收功率/效率;并结合陶瓷膜对烟气冷凝水的渗透特性,定义了实际水回收效率及理论水回收效率。实验结果表明,提高烟气温度或降低循环水温度均有助于提高烟气水/热回收性能指标,而增大烟气体积流量并不能持续提高烟气水/热回收效率;陶瓷膜渗透效率受烟气温度影响较大,实际水回收效率与理论水回收效率相差5.93%～24.98%;同时,在实验中发现循环水流量过高会导致烟气中非凝性气体进入循环水侧;10 nm陶瓷膜对应的水回收速率/效率均优于0.4 nm陶瓷膜,水回收速率高达6.45 L/（h·m2）,热回收功率高达129.45 W。考虑到低温湿饱和烟气余热品质较低,提出以吹扫气作为膜组件的冷却介质,并将吸收低温烟气余热的吹扫气作为锅炉二次风送入炉膛以实现烟气余热再利用。搭建了正/负压吹扫气陶瓷膜烟气水分及余热回收实验平台,分别以正/负压吹扫气开展实验研究,验证了正/负压吹扫气作为膜组件冷却介质的可行性,探究了影响烟气水分及余热回收性能的主导因素,分析了膜组件正/负压吹扫气出口参数及其变化规律。实验结果表明,正/负压吹扫气作为膜组件的冷却介质,同样可以实现烟气水分及余热回收;提高烟气温度,水回收速率及热回收功率均增加;增大吹扫气流量,在负压条件下水/热回收性能指标均先下降后升高,而在正压条件下水/热回收性能指标均持续增加;膜组件正/负压吹扫气出口温度及含湿量均得到显著提升,热/质传递现象显著,负压吹扫气出口含湿量处于过饱和状态,而正压吹扫气出口相对湿度略低于100%。采用统计学中的相关性分析方法,针对循环水和正/负压吹扫气陶瓷膜烟气水分及余热回收实验,考察了水蒸气压力差、跨膜压差和雷诺数的变化规律及其与水回收速率的线性相关系数;同时开展了多孔陶瓷膜与316L不锈钢的传热对比实验,探究了多孔陶瓷膜在烟气余热回收中的强化作用。统计分析表明,水蒸气压力差受烟气温度影响较大,且与水回收速率的线性相关性显著;雷诺数主要受流体体积流量影响,并且与水回收速率也具有一定的线性相关性;跨膜压差大小与冷却介质种类和流量有关,但其与水回收速率不具有线性相关性。对比实验表明,多孔陶瓷膜的复合传热系数高于316L不锈钢管,尤其以吹扫气作为冷却介质时,多孔陶瓷膜对烟气余热回收的强化系数最高达到8;湿饱和烟气余热回收以潜热回收为主,占比高达90%以上;同时多孔陶瓷膜可以显著提高烟气冷凝水水质。借鉴除湿溶液具有强烈的吸湿特性,提出以多通道陶瓷膜为吸收器构建膜法半开式吸收式热泵烟气水分及余热系统,采用高温发生器、回热发生器及汽液分离器实现溴化锂溶液的再生;结合某330 MW燃煤机组,模拟分析了循环工质参数、回热蒸汽流量以及吸收器内热交换量对膜法半开式吸收式热泵烟气水分及余热回收系统运行性能的影响。模拟结果表明,溴化锂溶液流量与溶液出口温度、烟气脱水量呈正相关变化;增大吸收器内凝结水吸热量会提高烟气脱水量,但会降低溴化锂溶液出口温度;回热蒸汽流量由高温发生器和分流器控制,用于实现回热发生器内溴化锂溶液的再生,增加回热蒸汽流量可以减少所需驱动热源热量,并提高系统热回收性能及热泵COP,但存在限值。开展了 330 MW燃煤电站锅炉尾部烟气水分回收系统应用试验研究,将总膜面积为1 867.2m2的陶瓷膜组件分级安装在湿电除尘器与烟囱之间的水平烟道内,构建了全烟气量下燃煤电站锅炉烟气水分回收系统。试验研究表明,陶瓷膜组件的整体渗透效率介于84.8%～86.7%,部分冷凝水无法及时被陶瓷膜组件吸收;烟气水分回收系统连续稳定运行168 h,有效回收烟气冷凝水35.68～38.97 t/h;试验研究为陶瓷膜法烟气水分回收技术的发展提供了参考。