本实用新型提供一种生物质直燃与垃圾焚烧一体化发电厂的耦合运行系统，包括：并列设置的垃圾锅炉和生物质锅炉，和与所述垃圾锅炉、所述生物质锅炉连接的汽轮机，以及与所述汽轮机连接的发电机，其中，垃圾锅炉用于焚烧垃圾并产生饱和或微过热蒸汽；生物质锅炉用于焚烧生物质并产生饱和蒸汽，并与垃圾锅炉产生的饱和或微过热蒸汽混合，形成混合蒸汽，进一步转变为高温高压蒸汽；汽轮机用于使高温高压蒸汽做功，并推动发电机发电。根据本实用新型的耦合运行系统，将两种锅炉蒸汽耦合，最终同时进入一个汽轮机做功，使得电厂的蒸汽品质得到提升，提高全厂的热效率；垃圾锅炉作为饱和或微过热蒸汽的锅炉，可以缓解垃圾锅炉中的高温腐蚀现象。