本实用新型公开了一种焦油渣双热解焚烧处理系统，包括上料系统、干馏系统、焚烧系统和余热利用系统；所述干馏系统包括焦油渣预热箱、立式双热解干馏炉和桨叶式冷却机；立式双热解干馏炉包括竖立设置的炉体外壳、设置在炉体外壳顶部中心位置的焦油渣入口、竖立设置在炉体外壳内腔中心位置且为上下相邻连接的上加热箱体和下加热箱体，炉体外壳的底部设置有一段活化腔，炉体外壳与上加热箱体之间形成低温干馏段空间，在炉体外壳上位于下加热箱体对应的位置设置有环形加热腔，环形加热腔与下加热箱体之间形成高温干馏段空间；上加热箱体为上端小、下端大的锥形箱体，锥形箱体的顶部呈凹形；本实用新型实现了焦油渣的无害化、资源化、减量化利用。