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本发明公开一种干化尾气热能回收利用系统，涉及能源回收利用技术领域，包括：第一间接干化机、换热系统和第二直接干化机；其中，换热系统具有吸热端和放热端，吸热端的入口与第一间接干化机的尾气出口换热连接；第二直接干化机的热源入口与放热端的出口相连，第二直接干化机的尾气出口与放热端的入口相连；通过换热系统能够吸收第一间接干化机尾气中的热量并通过放热端将回收的热量传递给第二直接干化机的热源入口，实现了第一间接干化机尾气余热的梯级利用；将第二直接干化机的尾气出口与放热端的入口相连，使得第二直接干化机产生的尾气能够进行循环加热，实现了对干化过程中产生的余热进行多级回收与高效利用。