本实用新型提供了一种放射性有机废液热处理工艺的尾气处理系统，包括：急冷降温单元，对放射性有机废液热处理工艺的尾气进行降温处理；过滤单元，与急冷降温单元相连，对经降温处理后的放射性有机废液热处理工艺的尾气进行净化处理。其中，急冷降温单元可实现尾气急速冷却，能大幅降低尾气中二噁英的合成量，放射性有机废液热处理过程中产生的水分及冷却水经急冷降温单元处理后以蒸汽的形式存在于尾气中，经过滤单元净化后排至大气；过滤单元可以实现对飞灰、重金属等放射性气溶胶及二氧化硫、氮氧化物等酸性气体的有效去除；尾气处理系统过程中不引入液体，避免了二次废液产生，实现废水的最小化排放。