一种有机质回转窑逆流热解焚烧装置，涉及固体废物处理技术领域。该装置包括螺旋给料机、集气室、回转窑热解器、焚烧室、旋风除尘器、喷淋冷却器、除雾器及风机，其中螺旋给料机出口探入回转窑热解器出气端，回转窑热解器出气端探入集气室内，集气室出口与旋风除尘器入口相连，旋风除尘器下方出尘口与螺旋给料机中段物料输送管道相连，回转窑热解器进气端探入焚烧室内，结构十分紧凑；在焚烧室的两个烟气出口之间设置隔墙，实现对两个出口烟气量的分配调节；焚烧室下部由互不接触的渣室和火室构成，实现了热解残渣排放与热解气焚烧相对独立，互不干扰的功能。该装置具有布局紧凑，安装简单，节省占地面积和空间，以及焚烧效果好、功能性强的优点。