本发明涉及一种二氧化碳捕集系统，包括吸收塔、解吸塔、贫液泵、富液泵以及再沸器，所述系统还包括：透湿膜组件、压缩机、回水换热器；所述吸收塔的烟气输出口与所述透湿膜组件的输入口连接，所述透湿膜组件的第一输出口与所述压缩机的输入口连接，所述压缩机的输出口与所述回水换热器的第一输入口连接，所述回水换热器的第一输出口与所述解吸塔的富液输入口连接；所述吸收塔的富液输出口通过所述富液泵与所述回水换热器的第二输入口连接，所述解吸塔的贫液输出口通过所述贫液泵与所述吸收塔的吸收液输入口连接。利用该二氧化碳捕集系统，可以显著降低二氧化碳的再生能耗，同时也会降低二氧化碳捕集系统的运行成本。