本发明公开了属于燃煤电厂节能技术领域的一种基于中空纤维膜捕集烟气中水蒸汽的装置及方法。该装置由中空纤维膜组件、真空系统和热交换冷凝系统，并通过阀门、真空管道连接组成；由多根中空纤维膜规则布置在矩形烟道内，组成中空纤维膜组件，本装置先利用真空泵在中空纤维膜的内外两侧建立压差，烟气中的水蒸汽透过具有选择透过性的中空纤维膜，而其余组分不能透过，水蒸汽在膜内侧流向热交换冷凝系统，水蒸汽在热交换冷凝系统中被冷凝成液态水；最后水被回收利用；烟气中的其余组分经过相应工艺处理后被排放或回收。本发明具有良好的自发性，不需要过多的人工操作；能够回收和利用烟气中20%以上的水分，达到火电厂节水的目的。