本发明公开了垃圾焚烧炉系统及垃圾焚烧烟气净化炉膛催化脱除方法，包括垃圾焚烧炉，垃圾焚烧炉的烟气出口连接烟道，垃圾焚烧炉的烟气出口设置换热装置，垃圾焚烧炉的垃圾投入口设置混合装置，混合装置连接垃圾源和氯抑制剂源，垃圾焚烧炉炉膛的沸腾段炉墙壁设置保温高温催化剂层，垃圾焚烧炉炉膛的悬浮段炉墙及烟道内壁设置保温中温催化剂层，换热装置表面均敷设蓄热球层；氯抑制剂由含硫碳与氧化钙复合形成；保温高温催化剂由耐火材料与高温催化剂复合形成；保温中温催化剂由耐火材料与中温催化剂复合形成；蓄热球内含有催化活性成分。本发明能够有效降低烟气及飞灰的炉外处理成本，有效实现二噁英生成过程中的抑制以及焚烧后产物的分解。