本实用新型涉及一种大容量W火焰燃煤机组的尿素热解脱硝系统，包括锅炉烟气通道、脱硝反应装置、尿素热解装置及炉内烟气换热器，所述锅炉烟气通道的末端与所述脱硝反应装置连接，所述尿素热解装置为所述脱硝反应装置提供氨气，所述炉内烟气换热器设于锅炉烟气通道内，所述炉内烟气换热器上设有冷风管路及热风管路，所述热风管路与尿素热解装置的入口连接，所述冷风管路与热风管路之间还设有风温调节支路，所述风温调节支路上设有温控调节阀。本实用新型将炉内烟气换热器置于炉内，充分利用锅炉烟气通道内高温烟气的热量，烟气热量的利用率高，通过高温烟气加热冷空气为尿素热解装置提供热源，节约能源，降低能耗，满足大容量W火焰燃煤机组脱硝要求。