本实用新型涉及一种烧结矿冷却废气余热梯级利用系统，包括环冷机、密封上罩、风箱以及废气循环系统，废气循环系统包括余热锅炉、调节阀及放散阀，正常生产状态下，所有事故放散阀均处于关闭状态，上罩一段和上罩二段排出的废气进入余热锅炉，经过换热后由回热风机Ⅰ送入回风二段风箱和回风三段风箱；当余热锅炉进口风温偏高时，通过调节阀和事故放散阀调节余热锅炉进口风温；上罩三段的废气送入烧结机料面或回风一段风箱，上罩四段的废气送入回风一段风箱或经除尘系统净化后排放，上罩五段的废气由回热风机Ⅳ送入回风四段风箱。其优点是：有效地提高余热锅炉的利用率和运行的稳定性；增加了废气自循环比例，实现了环冷机废气零排放。