本发明提供一种炉外二次加热焚烧系统，包括，焚烧炉，余热锅炉，炉外二次加热系统和烟气净化系统，炉外二次加热系统包括燃烧室、高温过热器和燃烧器，高温过热器设置在燃烧室内，燃烧器的加热部朝向高温过热器内的换热管；余热锅炉包括蒸发器、中温过热器和低温过热器，蒸发器、低温过热器、中温过热器和高温过热器依次通过蒸汽管道连接；焚烧炉、余热锅炉和烟气净化系统通过烟气管道依次连接，烟气管道入口与焚烧炉的出烟口连接，管路伸入余热锅炉，依次经过蒸发器的换热管、中温过热器的换热管和低温过热器的换热管后伸出，并与烟气净化系统的入烟口连接，烟气管道在经过蒸发器处设有支路管道与燃烧室的出烟口连接。