在煤改气政策的推动下,天然气锅炉的使用量增多从而导致天然气的消耗量增大。天然气燃烧后产生的烟气含有大量的水蒸气,如果烟气不经过处理直接排放会造成水资源浪费、雾霾、烟囱腐蚀等问题。针对燃气锅炉排烟含有大量水蒸气问题,本文提出了烟气余热回收换热器与吸收式热泵结合的烟气热湿回收系统。燃气锅炉排烟首先经过烟气换热器温度从150℃降至55℃左右,回收的绝大部分显热用于加热热网回水,随后低温烟气进入除湿组件与中空纤维膜除湿组件内的除湿溶液进行热质交换,含湿量降低后通过烟囱排出。浓溶液吸收烟气中的水蒸气后变为稀溶液,经溶液发生器再生后进入组件循环利用。本文将重点对中空纤维膜除湿组件的性能进行研究。除湿组件内采用中空纤维膜,中空纤维膜作为中间介质防止气液直接接触,从而可以有效防止气液夹带以及溶液的飘散问题。除湿剂和膜材料的选择是影响组件除湿性能和经济性的关键,本文对中空纤维膜的除湿原理进行了分析,结合低温烟气除湿的应用背景,选择成本低廉的Ca Cl2溶液和性能较好的聚偏氟乙烯膜(PVDF),并对组件结构进行了初步设计。根据设计的组件结构,建立了三维的数学模型,采用耦合的边界条件,通过COMSOL软件采用有限元法来求解速度场、温度场和浓度场,通过模拟结果研究了随机排列管束间流动传热传质过程。其次,在不同进口烟气流速,进口烟气温度和进口溶液流量等工况下进行模拟,根据模拟结果分析研究了除湿组件热湿传递性能及影响其性能的因素。通过数值模拟,探究了传质面积、组件填充率和膜丝长度对除湿性能的影响,最后得到除湿组件的最佳尺寸。