本发明涉及水泥窑技术领域，提供了一种能够实现二氧化碳零排放的水泥窑系统及工艺，该系统包括回转窑，窑头上具有进料仓，窑尾上具有出料口和出气口，还包括：水泥熟料仓，水泥熟料仓用于接收从窑尾的出料口排出的物料；传料机构和碳酸化反应器，传料机构用于将部分水泥熟料仓内的物料输送至碳酸化反应器内；燃烧器和鼓风机，燃烧器与滚筒之间形成燃烧室，燃烧室设置在地面上，燃烧器具有进料口和进气口；烟气管，烟气管的第一端与燃烧室连通，烟气管的第二端与碳酸化反应器连通；返料机构，返料机构用于将碳酸化反应器内的物料输送至窑头上的进料仓内；以及压缩机和储气罐，压缩机的入口与窑尾上的出气口连通，压缩机的出口与储气罐连通。