本发明公开了一种复叠并联二次送风污泥热泵带式干化机组，包括回风风道、一、二次送风风道，以及空气循环处理系统、二级热泵系统、污泥处理系统和一级制冷热泵系统；空气循环处理系统中的轴流回风风机、二次送风风机和一次送风风机组合实现空气循环，通过回风分风阀和二次送风风机分配一、二次送风风量；一级制冷热泵系统和二级热泵系统复叠设置，并列处理一、二次送风风道中的循环空气；空气循环处理系统还包括一、二次送风电加热器。本发明能够对二次送风进行风量分配，提高机组污泥干化速度，缩短污泥热泵干化机组干化周期。