尿素水解器的原理主要涉及尿素在水解反應器中與水反應，生成氨氣和二氧化碳。具體來說，尿素水解反應通常在高溫高壓的條件下進行。例如，反應溫度一般在150℃到190℃之間，而壓力則在3MPa到10MPa之間。在這些條件下，尿素和水反應生成氨和二氧化碳，反應的化學表達式為CO(NH2)2 + H2O → NH3 + CO2。
這個反應是一個放熱反應，意味著在反應過程中釋放熱量。反應速率受反應物濃度和反應溫度的影響。在實際套用中，如柴油發動機廢氣處理或火電廠脫硝工藝中，尿素水解器使用高濃度的尿素溶液（約50%），在催化劑和適當溫度（135℃到160℃）的共同作用下進行水解，產生氨氣和二氧化碳混合氣。這些混合氣經過分離後，氨氣被用作還原劑，用於減少煙氣中的氮氧化物（NOx）。
尿素水解器通常由反應器本體、加熱器、冷卻器和分離器等組成。反應器本體一般由不鏽鋼或碳鋼製造，內部裝有攪拌器、進料口和排氣口等。加熱器通過內部通水來加熱反應器，而冷卻器則用於控制反應器的溫度。分離器用於將產生的氨和二氧化碳進行分離，以便各自套用。