本发明公开了一种余热梯级高效利用的新型异位热脱附方法及系统，夹套式预热窑带动污染土壤旋转，高温烟气流经夹套空间间接预热土壤至70～80℃后送至加热窑；热风炉通过汇合天然气和经过气气换热器加热后的300℃的清洁空气，经燃烧器燃烧产生高温烟气并且输送至加热窑继续加热处理污染土壤；加热完土壤后，携带挥发/半挥发性有机污染物的高温废气经除尘后，在高温氧化室内900‑1000℃进一步燃烧，使污染物的彻底氧化处理；高温氧化室排出的高温烟气经过夹套式预热窑回用预热污染土壤；从夹套式预热窑流出的600～700℃烟气通入气气换热器，加热清洁空气后温度下降至500℃，再流入到急冷塔中急冷至200℃以下。本发明实现了高温烟气的余热梯级高效利用，可有效避免二次污染物的排放。