本发明涉及一种转炉烟气处理系统，包括通过烟气管道依次连接的转炉烟罩、汽化冷却烟道、余热回收装置、除尘机构和切换站，切换站的烟气出口分别连接放散烟囱和煤气柜，汽化冷却烟道与余热回收装置之间的烟气管道包括混流管体，混流管体内布置有能使烟气产生旋流的旋流器。另外还涉及上述转炉烟气处理系统的运行方法。本发明在余热回收装置之前的管道内设置旋流器，可增大烟气的煤气成分与氧气的接触碰撞几率，可以使烟气中所含氧气以及管道内残留的氧气被快速地消耗，显著地降低煤气温度降低至自燃点以下时与氧气混合而爆炸的可能性；而且利用烟气的旋流效果，能起到一定的烟气除尘效果，减少余热回收装置内被粉尘堵塞的情况。