本发明公开了一种机械式炉排炉垃圾焚烧设备及方法。方法包括：收集并净化处理垃圾焚烧炉焚烧产生的燃烧烟气得到循环烟气；抽取循环烟气并将其回流至炉排室，使其与通入炉排室的一次风混合，通过采用循环烟气替代部分一次风进入垃圾焚烧炉内降低炉排处温度和氧含量，使炉排上垃圾在限氧控温条件下焚烧；向垃圾焚烧炉炉膛内补入二次风，使炉膛内可燃气体充分燃烧。本发明通过收集燃烧烟气并净化处理得到循环烟气，采用该循环烟气替代部分一次风空气循环进入到垃圾焚烧炉内，使炉排上的垃圾在限氧控温下进行垃圾焚烧，从而降低了炉排上的热负荷，减少了其受到的高温热损害；另外还可降低含氮污染物的产生量，降低后续烟气处理成本。