本申请公开了一种垃圾焚烧发电厂污泥燃烧系统，包括干燥燃烧装置，干燥燃烧装置内自上而下设有一级燃烧室和二级燃烧室，一级燃烧室用于污泥的干燥和初步燃烧，二级燃烧室用于初步燃烧后的污泥的完全燃烧，一级燃烧室与二级燃烧室连通，二级燃烧室内的烟气能够到达一级燃烧室内。利用二级燃烧室产生的高温烟气干燥一级燃烧室内的污泥，充分利用了热量资源，节能环保。二级燃烧室在完全燃烧时产生的高温烟气上升至一级燃烧室内，湿污泥进入一级燃烧室内后，在高温烟气的作用下加热干燥，同时，一级燃烧室内部分已干燥的污泥发生初步燃烧，可以加快湿污泥的干燥；初步燃烧的污泥在二级燃烧室内完全燃烧，燃烧更充分，可以减少有害气体的生成。