Der Prozess gliedert sich im Wesentlichen in drei Hauptkomponenten: Luftzerlegungsanlage, Dampfkraftwerk und Rauchgasverflüssigungsanlage. In der Luftzerlegungsanlage, welche aufgrund der hohen Durchsatzmengen als kryogene Luftzerlegungsanlage konzipiert ist, kann Sauerstoff mit hoher Reinheit erzeugt werden. Die verbleibenden Verunreinigungen bestehen hauptsächlich aus Argon. Der Sauerstoffstrom wird mit rezirkuliertem Abgas gemischt, bevor er in die Brennkammer eintritt, um die Verbrennungstemperatur und damit die thermische Belastung der Wärmeübertragerflächen im technisch beherrschbaren Rahmen zu halten. Der genaue Anteil der inerten Bestandteile im Verbrennungsgas und damit die Größe des Rezirkulationssystems ist abhängig von der Temperatur und Wärmekapazität an der Stelle der Rückführung der Rauchgase und somit Gegenstand möglicher Optimierungen. Bei der Verbrennung von Steinkohle müssen etwa 2/3 der Rauchgasmenge nach dem Dampferzeuger rezirkuliert werden.

Der Dampferzeuger selbst, sowie der gesamte Wasserdampfkreislauf ähneln denen herkömmlicher moderner Dampfkraftwerke mit üblichen überkritischen Frischdampfparametern und Zwischenüberhitzung.

Die Notwendigkeit, das Rauchgas bis auf Umgebungstemperatur abzukühlen und das enthaltene Wasser auszukondensieren und die notwendige Kühlung der Luft- und Rauchgasverdichter führen zu einem erhöhten Angebot an Niedertemperaturwärme. Deren Einkopplung in den Prozess wirkt sich auf den Umfang der regenerativen Speisewasservorwärmung und damit auf den Kraftwerkswirkungsgrad aus.

Das Rauchgas wird im Rauchgasentfeuchter möglichst weit abgekühlt. Damit wird ein Großteil des Wassers im Rauchgas kondensiert und die CO₂-Konzentration steigt. Das verbliebene Wasser wird über geeignete Adsorbentien aus dem Rauchgas entfernt. Die Konzentration des CO₂ im nun trockenen Rauchgas beträgt bis zu 90%-Vol. Der Rest besteht zum größten Teil aus überschüssigem Sauerstoff, der für einen ausreichenden Ausbrand der Kohle in der Brennkammer notwendig ist, sowie aus Argon, Kohlenmonoxid, Schwefel- und Stickoxiden und Stickstoff, dessen Anteil vor allem durch mögliche Falschlufteinbrüche in den Prozess bestimmt wird. Während sich die Schadstoffe teilweise im auskondensierten Wasser sowie im flüssigen CO₂ lösen, ist es zur Erhöhung des CO₂-Anteils notwendig einen Großteil des Stickstoffs, Sauerstoffs und Argons während der Verflüssigung des CO₂ unter Druck bei bis zu -50°C abzutrennen. Das so gewonnene CO₂ bleibt mit einer Reinheit von > 95 % bei einem Transportdruck von 100 bar auch bei Umgebungstemperatur flüssig.

Gegenwärtig erfolgt die Bewertung des Oxyfuel-Prozesses auf Basis des Referenzkraftwerkes Nordrhein-Westfalen, welches den gegenwärtigen Stand der Technik für steinkohlegefeuerte Kraftwerke darstellt und im Betrieb mit Luft einen Nettowirkungsgrad von 45,9 % erreicht. Dabei werden neben der Integration der Luftzerlegungsanlage und der Rauchgasbehandlungskette in Kreislaufberechnungsprogrammen wie AspenPlus^® und Ebsilon^® auch die Auswirkungen der geänderten Verbrennungsbedingungen auf den Dampferzeuger mit einem Kesselberechnungsprogramm detailliert simuliert. Die Auswirkungen der geänderten Verbrennungsbedingungen auf das Verbrennungsverhalten und die Emissionsbildung werden am institutseigenen Flugstromreaktor untersucht, wobei ein besonderes Augenmerk auf die Anwendung realistischer Randbedingungen verwendet wird.