天然氣加熱爐采用整體組裝式結構，在臥式大容積筒體內布置火筒、煙管束等加熱受熱面和多回程對流管束等冷卻受熱面，筒內充注中間載熱介質作為加熱和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，中間載熱介質可采用水、乙二醇溶液和導熱油。通常，加熱和冷卻受熱面沿大筒體圓截面中心軸呈軸對稱布置，火筒和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(yè)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和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流管束壁面?zhèn)鬟f給需要加熱的工業(yè)用天然氣，中間載熱介質放熱降溫。