本发明涉及一种冶金制氧厂余热回收与能源梯级利用耦合系统，包括循环水余热回收模块、低温气化换热模块、高温气化换热模块、溴化锂机组模块、供暖系统模块、空压机余热回收模块、储能水箱一；低温气化换热模块、高温气化换热模块用于将液氧、液氮升温形成氧气、氮气；循环水余热回收模块用于回收冷却设备的余热，为低温气化换热模块、闭式冷却塔提供热水，低温气化换热模块、闭式冷却塔使用后的冷水返回到冷却设备，为冷却设备提供冷却水；空压机余热回收模块用于回收空压机余热，并将得到的热水提供给储能水箱一。优点是：实现了制氧厂内供暖、制冷、气化器等设备能源的综合梯级利用。