天然氣加熱爐主要是采用整體組裝式結構，在臥式大容積筒體之內布置火筒、煙管束等加熱受熱面與多回程對于流管束等冷卻受熱面，筒內充注的中間載熱介質作為加熱與冷卻受熱面之間的傳熱媒介，幫助冷、熱兩種流體達到傳熱的目的，中間的載熱介質是可以采用水、乙二醇溶液與導熱油。通常，加熱與冷卻受熱面沿大筒體圓截面中心軸呈軸對稱布置，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；多回程對流管束位于水平軸的上方，各回程也對稱布置于垂直軸方面的左右側。

天然氣加熱爐工作的時候，使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。燃料與空氣經燃燒器混合之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，然后經煙囪向上排入大氣。在該過程之中，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，中間載熱介質吸熱升溫；同時中間載熱介質將大部分熱量通過對于流管束壁面傳遞給需要加熱的工業用天然氣，中間載熱介質放熱降溫。