本发明公开了一种地热能梯级利用多级循环闪蒸蒸汽替代系统及方法，包括地热取水泵，用于抽取地热取水井下的高温地热水；地热水一次换热器，用于将高温地热水加热除盐水至饱和状态，完成换热；高温热泵蒸发器，用于将换热后的低温地热水作为高温热泵的热源；地热水二次换热器，用于把除盐水进行一次加热后回到地热回水井，完成地热水梯级利用。采取两者兼和的方式制取的低压饱和蒸汽，在经水蒸气单螺杆压缩机进行绝热压缩，从而提高蒸汽的品质要求，满足企业蒸汽需求。