高炉热平衡研究的目的是通过计算了解高炉冶炼过程热能消耗状况，分析其合理程度，找出问题和进一步改善能量利用的途径，同时结合物料平衡可预测高炉冶炼使用某些新技术的冶炼效果，从而科学地评估这些技术的可行性和经济性。高炉热平衡计算过程是按照能量守恒定律，以高炉炼铁物料平衡为基础，对高炉炼铁过程的热收入和热支出进行计算，然后汇编制成热平衡表，据此分析高炉冶炼过程中的热能情况。高炉热平衡计算也是计算理论燃料比的基础，并可由此计算多种因素对燃料比的影响程度。

根据分析的需要，热平衡计算分为两类：以整个高炉为对象的全炉热平衡计算和以高炉区域为对象的区域热平衡计算。从19世纪出现高炉热平衡到20世纪60年代以前，炼铁大都采用全炉热平衡计算，其原因在于区域热平衡的区域划分及它们的边界条件得不到科学的统一认识。大部分人认为区域划分及其边界条件，尤其是边界处炉料和煤气温度差的确定有较大的任意性，而这个温度差的大小又很大程度上决定着区域热平衡分析的可靠性。60年代后，随着高炉炼铁工艺原理的发展和传输原理在冶金中的应用，以及高炉解剖对高炉内现象的揭示，这一温度差的确定得到解决。同时由于决定高炉冶炼指标的因素较多地集中于高炉下部的高温区，因此高温区的区域热平衡得到重视和广泛应用。现在除了经典分析法（如碳消耗—直接还原度法）仍要全炉热消耗外，现代的分析法（如Rist操作线法）大都用高温区热消耗了。

计算高炉热平衡有3种方法。①以赫斯定律为依据，不考虑炉内的反应过程，以物料最初和最终状态所具有能量和消耗能量为依据，进行热收入和热支出计算。热收入项包括焦炭和喷吹燃料完全燃烧（碳氧化成二氧化碳，氢氧化成水蒸气）的化学热、热风带入的物理热、少量的渣热和炉料带入的物理热，热支出项包括氧化物分解、脱硫、熔剂分解、喷吹物分解、水分分解等消耗的热能以及铁水热焓、炉渣热焓、炉顶煤气热焓、高炉煤气热值、未燃烧碳热值、冷却水带走热量和散热损失。此方法计算的热收入项扣除高炉煤气和未燃烧碳热值即可获得高炉内碳利用系数。高炉炼铁的碳利用系数一般在65%左右。②以赫斯定律为基础，区别于前一种方法的是热收入项中碳和氢氧化放出的热值按炉顶煤气形成的一氧化碳、二氧化碳和水蒸气计算，因而热支出项中少了高炉煤气的热值和未燃烧碳热值。此方法是经典计算法，用于全炉热平衡计算。③热收入项只限于高炉风口前燃烧带内碳氧化成一氧化碳放出的热量，而热支出项中为直接还原消耗的热能。此法更接近高炉冶炼过程实际，高温区的区域热平衡通常采用此方法计算。

在第二种和第三种热平衡计算法中，热支出项中扣除煤气焓，冷却水带走热量和散热损失后可得到高炉炼铁的有效热量消耗。有效热量消耗与热收入的比值可获得能量利用系数。高炉炼铁的能量利用系数一般都较高。第二种热平衡计算法得到的能量利用系数约90%，第三种热平衡计算法得到的能量利用系数约80%。通过热平衡计算法获得的能量利用系数可以说明高炉炼铁的热效率。