本發明公開了一種煤瀝青球氧化不熔化的多級升溫差頻振動流化系統,包括多級流化床反應器和控溫供氣裝置;各級流化床反應器依次相連且呈階梯狀分布;每級流化床反應器分別包括殼體、多孔分布板和激振器,殼體上設置有進料口、出料口、進風口和出風口,進料口和出料口分別位于多孔分布板兩端,且多孔分布板從進料口端向出料口端傾斜;上級流化床反應器的出料口連接下級反應器的進料口。本發明的煤瀝青球氧化不熔化的多級升溫差頻振動流化系統能夠顯著提高煤瀝青球的氧化效率,降低煤瀝青球顆粒的破碎率。