本发明涉及冷却塔喷淋水回收装置的技术领域，是一种空气冷却塔上部冷冻水回收装置及再利用系统，其包括空气冷却塔、水冷却塔，冷冻水进水管的一侧与空气冷却塔内上填料层处的喷淋管线相连通，冷冻水进水管的另一侧与水冷却塔的冷冻水出水端相连通，在上填料层与下填料层之间设有集水槽，冷冻水回水管的一侧与集水槽的内部连通，冷冻水回水管的另一侧与水冷却塔的进水端相连通。本发明通过集水槽、导流槽、挡水板、冷冻水回水管，将上填料层处的大部分喷淋水截留并引入到水冷却塔内进行冷却，形成冷冻水，相比所有喷淋水最终都进入到空分循环水池中进行冷却处理的现有技术来说，降低了整个空气分离系统的功耗。