本发明公开了一种蒸汽换热装置在线分析样品预处理系统，包括样品采样探头、冷却系统和过滤系统，所述冷却系统包括初级冷却器和后级冷却器；所述过滤系统包括滤网过滤器、膜过滤器、分子筛过滤器和聚结过滤器。采用本发明的结构，样品通过三级冷却系统，由高温高压变为低温低压的液态样品，如冷却失效，过温保护装置自动切断样品保护后级部分，以此可确保整个冷却系统的正常工作。完成冷却后的样品，通过单向阀进入连续气提器，连续气提器内样品被惰性气体混合置换，混合置换后的惰性气体进入剩余三级过滤，经过多级冷却、除水、除尘过滤的样品，可确保达到进入分析仪表前的温度、含水量和含尘量的要求，分析仪表通过气体含量可知换热器是否损坏。