本申请提出一种梯级供热背压机轴封冷却水系统及运行优化方法，其中，该系统包括：火电机组、背压机、轴封冷却器、火电机组凝汽器、疏水泵、真空隔离阀、冷却水升压模组、火电机组凝结水泵和除氧器上水调阀；其中，火电机组产生的高温蒸汽中的部分进入背压机，背压机的轴封漏气进入轴封冷却器，火电机组凝汽器所产生凝结水中的第一部分凝结水经火电机组凝结水泵进入轴封冷却器，轴封漏气在轴封冷却器内加热第一部分凝结水后经疏水泵和真空隔离阀进入火电机组凝汽器，第一部分凝结水被加热后经冷却水升压模组流入低压加热器系统，凝结水中的第二部分凝结水经火电机组凝结水泵和除氧器上水调阀流入低压加热器系统。本申请的方案能够提高能源利用率。