天然氣加熱爐主要是采用了整體組裝式的結構，在臥式大容積筒體內進行布置火筒、煙管束等多種加熱受熱面以及多回程對流管束等多種冷卻受熱面，筒內充注的中間載熱介質作為加熱以及冷卻受熱面間的傳熱媒介，幫助冷、熱兩種流體達到更好傳熱的目的，中間載熱介質可以采用水、乙二醇溶液以及導熱油。

通常，加熱與冷卻受熱面沿大筒體的圓截面中心軸呈軸對稱的布置，火筒與煙管束位于水平軸的下方，對稱布置于垂直軸的左右側；多回程對于流管束位于水平軸的上方，各個回程也對稱布置于垂直軸的左右側。

天然氣加熱爐工作時，用燃料燃燒產生的熱量加熱需要加熱以達到工藝要求的工業用天然氣。燃料和空氣經燃燒器混合后噴入大簡體下部一側的火筒燃燒產生高溫煙氣，煙氣經火筒折入大筒體下部另一側的煙管束，最后經煙囪向上排入大氣。在該過程中，高溫煙氣將熱量通過火筒壁與煙管束壁傳遞給中間載熱介質，中間載熱介質吸熱與升溫；同時在中間載熱介質把大部分熱量通過對于流管束壁面傳遞給所需要加熱的工業用天然氣，中間載熱介質放熱降溫。