本发明公开了一种利用磷石膏制备高浓度二氧化硫烟气的系统及其工艺，涉及磷石膏资源化利用技术领域。通过磷石膏、燃煤配比和返料控制，实现一段还原产物中硫化钙与硫酸钙比率的精细控制。一段还原采用干法净化，即以石灰石(或氧化钙)粉、尿素固定和脱除煤炭燃烧或磷石膏焙烧产生的SO2、H2S、NOx、SO3、酸雾、氟等有害成分。二段氧化焙烧不再加燃煤，仅以硫化钙自身氧化放热等体系热量即可维持系统热平衡和反应温度，达到提高SO2烟气纯度和浓度的目的，省去了二段氧化焙烧烟气和一段循环还原尾气的湿法水洗或酸洗净化工序，满足烟气分解磷矿浆或制硫酸转化器进气要求或尾气排放要求，大大缩短了流程，降低投资、能耗、生产成本。