本发明公开了一种污泥热解气化系统，包括螺旋给料机、喷嘴、污泥热干化室、搅拌器、污泥热解气化室、催化改质塔、合成气储存罐、焦炭燃烧室、汽包、第一旋风分离器、第二旋风分离器、合成气预热器、过热器和空气预热器、鼓风机、水处理车间，螺旋给料机将污泥送入高速旋转的喷嘴内粒化，随后喷射入污泥热干化室，在搅拌器的作用下与过热蒸汽和热循环灰直接接触换热；干化后的污泥进入污泥热解气化室，产生合成气和焦炭；焦炭和部分合成气进入焦炭燃烧室燃烧，将水加热成饱和蒸汽。本发明以过热蒸汽和热循环灰作为干化介质，采用多级耦合换热方式对污泥进行热干化，提高干化效果，同时采用污泥气化‑焦炭焙烧的梯级利用技术对污泥资源化利用。