本发明涉及一种回转窑内外热复合式直接热回收方法及其系统，其特征在于：包括底座和设置在底座上的具有进、出料口的滚筒，所述滚筒包括有内筒和套置在内筒体外围与内筒外壁具有间隙的外筒，所述内筒的进料口端与设置在滚筒体外的一二燃室进气口相连，所述二燃室的出气口与内、外筒间的间隙相连通。本发明系统利用了二燃室排出的高温烟气，直接通过滚筒内外筒构成的间隙（环状夹套），对内筒外壁进行加热，使内筒中的工质进行热交换，从而达到余热利用目的。该发明以余热利用系统和窑炉一体化的独特复合形式，解决了上述高温干化焚烧法和热解法普通方式存在的种种问题。另外，滚筒供气采用磁化空气，可降低污泥热解温度和污泥热解速度。