以往的热法磷酸两步法生产工艺,燃烧塔和水化塔分开布置,中间由工艺气体输送管道连通,这样的布置占地面积多,集成度较低,设备投资大,无法对燃磷塔、水化塔以及浓磷酸的热量进行高效利用。本文提出了一种新型的余热利用装置,在保证不影响磷酸产量的同时,将燃磷塔与水化塔结合,形成热法磷酸燃磷水化一体化余热利用装置,既可以减小占地面积,提高装备集成度,还可以利用燃磷辐射段、水化对流段、浓磷酸的热量产生工业蒸汽,进一步提高余热回收利用效率提高,降低生产成本,提高经济效益和产品竞争力。首先,根据生产工艺和原来的燃烧塔和水化塔,提出了一体化余热利用装置的整体结构以及燃磷辐射段、缩放流通段、水化对流段的具体结构图;讨论比较一体化余热利用装置与原两步法生产工艺的优点;分析了一体化余热利用装置的传热过程。其次,分别对燃磷辐射段、水化对流段进行质量平衡以及能量平衡计算,得到各段的能流图、各项热损失,各段热利用效率、产汽量、成品酸的质量等;给出了利用改变过量空气系数等来提高各段的热利用效率的技术手段。再次,根据一体化余热利用装置的特点,选择合适的（火用）分析模型;根据质能平衡得出的数据,分别对燃磷辐射段、水化对流段进行（火用）平衡分析,得到各段的（火用）流图,计算出各段的收益（火用）、支付（火用）;利用目的（火用）效率计算方法,计算出各段的（火用）效率。最后,对一体化余热利用装置进行技术经济性分析,通过计算得到一体化余热利用装置的整体和各段的尺寸,根据尺寸以及用材得出装置的制造成本;根据设备的年工作时长得出折旧费用、黄磷的成本、运行维护成本、工资支出、水电费;以成品酸收益、蒸汽收益计算装置的经济收益,得出装置的成本回收年限。结果显示,一体化余热利用装置具有良好的经济效益和社会效益,可以进行进一步推广。