本发明公开了一种热量综合利用的联合系统，属于火力发电技术领域。本发明的一种热量综合利用的联合系统，包括具有回热系统的汽轮机发电机组和二氧化碳透平；汽轮机发电机组的回热系统中设有用于加热二氧化碳的二氧化碳加热装置，被二氧化碳加热装置加热后的二氧化碳进入二氧化碳透平做功。采用本发明的一种热量综合利用的联合系统，采用了二氧化碳透平，并利用汽轮机发电机组的回热系统中的设备提供加热二氧化碳的热源，被加热后的二氧化碳进入二氧化碳透平做功;二氧化碳透平使用超临界二氧化碳布雷顿循环，或将燃煤发电厂的低品质余热进行利用，有效实现电厂热量的梯级利用；或将燃煤发电厂的高品质热量进行利用，提高整个电厂的循环效率。