热解气化焚烧炉技术首先在北美获得应用，这种焚烧炉在加拿大称为CAO（Controlled Air Oxidation），意思是控制空气氧化，在发达国家有少量的应用。
热解气化焚烧炉有二个燃烧室，通过控制二个燃烧室的供风量和温度来实现热解气化和完全燃烧。在第一燃烧室供风量为理论需要空气量的 70%-80%，温度控制在 600-800°C，仅让部分固废燃烧，依靠其燃烧热使其余固废分解成为可燃气体；二燃室供风量为理论需要量的 130%-200%，温度控制在 1000°C左右，停留时间 2 秒，使可燃气体充分燃烧，有毒有害气体完全分解，达到无害化。
热解气化焚烧能有效抑制二噁英的产生，缺点是垃圾处理规模较小、系统复杂、运行成本较高，在国内尚无工程应用。