本发明公开一种无二氧化碳排放的垃圾焚烧系统及方法，包括空分装置、储存调节装置、烟气再循环母管、焚烧炉、烟道、引风机、烟气‑水换热器、分级压缩系统、CO2储存装置、中和池和烟囱。本发明以空分装置提供纯氧，纯氧和回流烟气掺混后进入焚烧炉，避免了烟气中掺杂氮气，降低烟气净化端的设备负荷，提升了全厂经济效益；烟气氧气按比例掺混后分级配风，保护项目已有炉排等设备；采用烟气‑水换热器回收烟气余热，降低烟温并回收烟气中水的冷凝热并取代了部分低压加热器，节约水资源、提升了垃圾电厂热效率；分级压缩尾部烟气，生产工业用品SO2、SO3和CO2等；压缩CO2或吸收CO2，避免了国内尚不成熟的CO2捕集技术，减少投资及运行费用。