本实用新型公开了一种水泥窑余热利用系统，该水泥窑余热利用系统包括：换热器、蒸发器、透平发电装置、节流阀、泵和压缩机；换热器的受热管路、透平发电装置、节流阀、蒸发器的受热管路、泵和压缩机通过第一连接管连接形成循环回路，循环回路内设置有CO2工质；水泥窑废气排放口、换热器的传热管路和蒸发器的传热管路通过第二连接管连接形成废气通道，废气通道内充斥有水泥窑排放的废气。该水泥窑余热利用系统将跨临界CO2冷电联供装置应用于水泥熟料生产线，可充分利用窑头、窑尾以及其它产生废气的部位进行余热发电。