本发明公开了一种大容量循环加热干燥系统及其加热干燥方法，适用于对所有种类的煤炭样品进行加热干燥，用以检测煤样中的水分含量或使煤样达到空气平衡状态，属于煤炭质检验收领域。本发明系统包括气体输送及预处理装置、加热干燥装置和气体净化及循环装置，三部分装置通过气体管路两两相连，形成回路。通过对三种气体调节模式的选择，实现了通氮干燥和空气干燥的双用功能，同时既可以实现最大程度的加热干燥试验效率，也可以对氮气进行处理后循环再利用，有效降低了氮气使用成本。