本发明属于能源利用技术领域，公开了一种垃圾处理与发电机组耦合发电系统，包括：垃圾处理系统，垃圾处理系统包括相连通的垃圾焚烧炉和除尘器；火力发电系统，火力发电系统包括锅炉、第一空预器以及第一换热器，第一换热器置于锅炉的转向室内且与垃圾焚烧炉连通，第一空预器连通第一换热器，除尘器连通锅炉，除尘器除尘后的烟气进入锅炉燃烧，空气经第一空预器进入第一换热器，并由锅炉内燃烧产生的热量加热后进入垃圾焚烧炉。本发明的垃圾处理与发电机组耦合发电系统相比常规垃圾焚烧电站，垃圾分解产生的热量可直接由锅炉系统吸收，且锅炉对垃圾焚烧烟气高温处理后，垃圾燃烧烟气中二噁英等废气可达到污染物排放标准。