本发明公开了一种提炼五氧化二钒的二段式焙烧装置,包括进料管、出料管、温度传感器、氧气传感器、电动排气阀、焙烧室及保温层;焙烧室通过传料管串联第一级焙烧室和第二级焙烧室组成;第一级焙烧室上安装电动排气阀,其内安装温度传感器和至少一组空气喷管,空气喷管连接空气主管、供气控制器和空气源;第二级焙烧室上安装电动排气阀,其内安装温度传感器、氧气传感器和一组富氧喷管,富氧喷管连接供气主管、供氧控制器和气源;第一级焙烧室内安装冷却器和/或搅拌器,第二级焙烧室内安装搅拌器。本发明与现有技术相比具有以下优点:结构简单合理、易于控制焙烧温度、物料不易结焦、钒转换率高、生产产量高,节能环保。