水冷生產熱法磷酸流程的特點是：液態磷的燃燒單獨在燃燒室內進行，燃燒過程中所發生的熱量用水移去；冷卻后氣體中的P2O5與水化合生成磷酸；在材料上使用較多的石墨板(管)和碳磚；氣體冷卻器的冷卻面積小，1萬噸／年規模的冷卻面積僅為100m2。
液態磷經噴嘴送入磷燃燒室，并用壓縮空氣或蒸汽使磷霧化，管道和設備均用蒸汽或熱水保溫，維持60℃以上防止液態磷凝固。
燃燒室為圓柱形，室壁及底均用石墨砌成。燃燒室頂蓋用鋼板制造而襯高鋁水泥和高鋁磚。磷噴嘴與酸冷法相似。燃燒室的溫度很高，約1000℃，故室外必須噴淋水冷卻，室壁因積聚一層縮合磷酸液膜而得到保護。也有采用臥式的石墨燃燒室，兩端均裝有燃燒噴嘴。燃燒室的燃燒強度取決于磷的霧化和空氣的供應。
燃燒室出來的氣體進入到管式石墨冷卻器，氣體在管間，冷卻水在管內，并可在器外噴淋水。經過冷卻后氣體從800℃降到180℃。冷卻后的氣體進入水化塔。塔為圓柱形，塔上部裝3層噴嘴，將P205水化成磷酸。從水化塔出來的氣體溫度約100℃，進入三段并聯的電除霧器，回收氣體中夾帶的酸霧。水化塔中得到的磷酸濃度為75％～95％H3PO4，其量約占總量的55％。從電除霧器得到的磷酸濃度為90％～95％，約占45％，兩者合并就是80％～85％H3P04成品磷酸。
水冷法每生產1t 85％H3P04磷酸約需黃磷273kg、空氣1715m3。磷酸回收率比酸冷法略低一些，約98％。
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