本发明公开一种高储热密度开式吸收热升温系统，包括开式吸收器、冷却器、蒸发/冷凝器和闭式吸收器；开式吸收器与高湿烟气连通，冷却器内设有溶液和冷却水管，开式吸收器的溶液出口分别连接至冷却器和闭式吸收器的溶液入口，冷却器的溶液出口连接至开式吸收器的溶液喷淋端；蒸发/冷凝器内设有冷凝水和冷却盘管，蒸发/冷凝器的顶部通过蒸汽管连接至闭式吸收器；闭式吸收器内设有待加热水管和溶液喷淋装置，溶液喷淋装置设于待加热水管的上方，待加热水管的出口连接至供热末端。本发明具备储热功能和热升温功能，同时，由于闭式吸收器承担热输出温度提升的作用，开式吸收器通过多级冷却显著降低溶液温度，可获得较高的潜热回收率。