本发明公开了一种石灰窑二氧化碳捕集利用系统，涉及二氧化碳利用技术领域，包括烟气过滤系统、浓度检测系统、捕集罐、捕集控制系统和二氧化碳再利用系统，所述烟气过滤系统用于过滤石灰窑烟气中固相杂质，所述浓度检测系统按照设定的时间区间自动检测进入系统内的二氧化碳浓度，所述捕集罐用于储存不同浓度的二氧化碳；通过利用浓度检测系统测定二氧化碳浓度，根据浓度检测系统测定的结果，对不同浓度的二氧化碳采用不同的捕集罐进行分类捕集，并将不同捕集罐内的二氧化碳利用不同的二氧化碳再利用系统进行纯化回收，可以根据不同浓度二氧化碳纯化所需能耗进行科学化纯化回收，进而降低二氧化碳纯化回收过程中的能源消耗。