Brevet FR2893387A1 — publié le 20070518

L'invention concerne des échangeurs de chaleur et, dans des applications plus particulières, des échangeurs de chaleur de vaporisation destinés à vaporiser un écoulement de liquide. Des vaporiseurs d'eau sont souvent utilisés dans des systèmes de traitement de combustibles basés sur des reformeurs à vapeur. Dans de tels systèmes, un combustible hydrocarboné tel que du gaz naturel, du propane, du méthanol, de l'essence, du gazole, etc., est combiné avec de la vapeur d'eau et est amené à réagir sur un catalyseur à une température élevée afin de créer un gaz riche en hydrogène (reformat) qui peut être utilisé en tant que source de combustible pour une anode de pile à combustible ou en tant que source d'hydrogène impur pouvant être purifié par séparation à travers une membrane ou par adsorption à oscillation de pression (PSA) pour donner de l'hydrogène de haute pureté. Le vaporiseur d'eau sert à vaporiser une source d'eau à l'état liquide et à créer de la vapeur surchauffée, laquelle peut ensuite être mélangée à une source de combustible hydrocarboné gazeux ou liquide pour former les corps réactionnels pour le processus de vaporeformage. Pour maximiser le rendement du système, la source de chaleur utilisée pour la vaporisation de l'eau à l'état liquide est souvent un gaz d'échappement à haute température engendré par la combustion de gaz résiduel n'ayant pas réagi provenant de l'anode de la pile à combustible, du système PSA ou de la membrane de séparation de l'hydrogène. Trois régions distinctes de transmission de la chaleur peuvent habituellement être identifiées dans de tels vaporisateurs. La première région est située où l'eau est présente en tant que liquide sous-refroidi, recevant de la chaleur sensible depuis le fluide de la source de chaleur ; la deuxième région est située où l'eau subit une vaporisation, étant présente sous la forme d'un mélange à deux phases liquide-vapeur recevant de la chaleur latente du fluide de la source de chaleur ; et la troisième région se trouve où l'eau est présente en tant que vapeur surchauffée, recevant aussi de la chaleur sensible depuis le fluide de la source de chaleur. La zone de transition brusque de la deuxième région à la troisième région, appelée la position d'"assèchement", est habituellement caractérisée par une brusque élévation de la température de la paroi séparant le fluide de la source de chaleur et l'écoulement d'eau. Cette brusque élévation est due au fait que le coefficient de transmission de la chaleur des deux phases est sensiblement supérieur au coefficient de transmission de chaleur de la vapeur en une seule phase, ce qui aboutit à une température de paroi qui est relativement proche de la température de vaporisation dans la région à deux phases et est relativement proche de la température du fluide de la source de chaleur dans la région de surchauffe. Le gradient de température est particulièrement prononcé dans des vaporiseurs où les fluides s'écoulent en sens contraire l'un par rapport à l'autre et où la température d'entrée du fluide de la source de chaleur est sensiblement supérieure à la température de vaporisation de l'eau. Un tel gradient pentu de température sur une région localisée de l'échangeur de chaleur peut aboutir à des contraintes thermiques élevées dans cette région, conduisant à la défaillance finale du vaporiseur sous l'effet de la fatigue thermique. Ce problème peut en outre être amplifié dans des cas où l'eau est à une pression élevée par rapport au fluide de la source de chaleur, comme c'est souvent le cas, car elle soumet la paroi à de fortes contraintes mécaniques en plus des contraintes thermiques. En outre, des piles à combustible ont généralement besoin que les fluides de fonctionnement et de refroidissement soient compris dans des plages de températures spécifiées pour chaque fluide. Par exemple, un reformat qui est utilisé en tant que combustible du côté de l'anode de la pile à combustible doit généralement être situé dans une plage de températures spécifiée pour un fonctionnement optimal de la pile à combustible et, aussi, pour minimiser la dégradation du catalyseur. En général, la température d'un écoulement de reformat est beaucoup plus élevée que la température maximale d'entrée spécifiée pour la pile à combustible et l'écoulement doit donc être refroidi. Selon une forme de réalisation de l'invention, il est proposé un vaporiseur d'eau chauffée par un gaz d'échappement, conçu pour vaporiser de l'eau à l'état liquide sous haute pression et pour délivrer en sortie de la vapeur d'eau surchauffée à haute température et haute pression. Le vaporiseur a une construction nouvelle et des circuits d'écoulement nouveaux qui peuvent réduire notablement les contraintes thermiques dans la région d'assèchement, éliminer les contraintes dues à la pression dans la région d'assèchement, et il présente une conception "flottante" qui n'est soumise à aucune contrainte thermique, réduisant ainsi notablement le risque de défaillance par fatigue thermique en comparaison avec des constructions connues. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels : la figure 1 est une vue en perspective montrant l'extérieur d'un vaporiseur ; la figure 2 est une représentation schématique des trajets d'écoulement et des parois de séparation d'une forme de réalisation d'un vaporiseur ; la figure 3 est une vue en perspective avec arrachement partiel montrant des surfaces de transmission de chaleur de gaz d'échappement dans une forme de réalisation d'un vaporiseur ; la figure 3A est une vue à échelle agrandie du détail 35 indiqué sur la figure 3 ; la figure 4 est une vue en perspective avec arrachement partiel montrant une surface de transmission de vapeur d'eau surchauffée d'une forme de réalisation d'un vaporiseur ; la figure 4A est une vue à échelle agrandie du détail indiqué sur la figure 4 ; la figure 5 est une vue en perspective avec arrachement partiel montrant un premier trajet d'écoulement d'une forme de réalisation d'un vaporiseur ; la figure 6 est une vue en coupe transversale d'une forme de réalisation d'un vaporiseur, montrant un écoulement d'eau le long d'un premier trajet d'écoulement ; la figure 7 est une vue en coupe transversale d'une forme de réalisation d'un vaporiseur, montrant un trajet d'écoulement de vapeur d'eau ; la figure 8 est une vue en coupe transversale d'une forme de réalisation d'un vaporiseur, montrant un trajet d'écoulement de gaz d'échappement ; la figure 9 est un graphique montrant les profils de 20 température de fluides s'écoulant dans le vaporiseur de la figure 1 ; la figure 10 est un graphique montrant les profils de température de fluides s'écoulant dans un vaporiseur à contre-courant de l'art antérieur ; 25 les figures 11 et 11A sont des graphiques comparant les profils de température de fluides s'écoulant dans le vaporiseur de la figure 1 à ceux de fluides dans un vaporiseur à contre-courant de l'art antérieur, fonctionnant chacun à un débit moyen de 2:1 ; 30 la figure 12 est une vue en perspective avec coupe partielle d'une forme de réalisation d'un vaporiseur et d'un refroidisseur de reformat combiné ; la figure 13 est une vue en perspective avec coupe partielle de la section à vaporiseur du vaporiseur et 35 refroidisseur de reformat combiné de la figure 12 ; -2893387 5 la figure 13A est une vue à échelle agrandie du détail indiqué sur la figure 13 ; la figure 14 est une vue en perspective avec coupe partielle de la section à surchauffeur du vaporiseur et du 5 refroidisseur de reformat combiné de la figure 12 ; la figure 14A est une représentation schématique des écoulements dans la structure de la figure 14 ; la figure 15 est un graphique illustrant les profils de température de fluides s'écoulant dans la section à 10 surchauffeur de la figure 14 ; la figure 16 est une vue en perspective avec coupe partielle de la section à refroidisseur de reformat du vaporiseur et refroidisseur de reformat combiné de la figure 12 ; 15 la figure 16A est une représentation schématique des écoulements dans la structure de la figure 16 ; la figure 17 est un graphique illustrant les températures de fluides s'écoulant dans la section à refroidisseur de reformat de la figure 16 ; la figure 18 est une vue en perspective éclatée d'une forme de réalisation d'un vaporiseur et refroidisseur de reformat combiné ; et la figure 19 est une représentation schématique d'un vaporiseur et refroidisseur de reformat combiné. Dans une forme de réalisation, en référence à la figure 1, un vaporiseur d'eau 10 est représenté, lequel comprend un long corps tubulaire 12 qui se réduit jusqu'à des tubes de plus faible diamètre aux deux extrémités, ceux-ci étant les orifices 14 et 16 d'entrée et de sortie de gaz d'échappement. A l'extrémité d'entrée de gaz d'échappement, des orifices 18 et 20 d'entrée d'eau et sortie de vapeur d'eau entrent dans le vaporiseur d'eau 10 dans une direction perpendiculaire à l'axe 22 du tube du vaporiseur. La figure 2 est une représentation schématique des trajets d'écoulement à travers le vaporiseur. Le vaporiseur 10 comporte un premier trajet d'écoulement 24 raccordé à l'orifice 18 d'entrée d'eau, un deuxième trajet d'écoulement 26 raccordé à l'orifice 20 de sortie de vapeur d'eau, et un troisième trajet d'écoulement 28 raccordé aux orifices 14 et 16 d'entrée et de sortie de gaz d'échappement. Les premier et deuxième trajets d'écoulement 24 et 26 sont séparés par une première paroi cylindrique 30 (appelée paroi de séparation 1) ; les deuxième et troisième trajets d'écoulement 26 et 28 sont séparés par une seconde paroi cylindrique 32 (appelée paroi de séparation 2). Ces deux parois cylindriques 30 et 32 de séparation sont concentriques l'une à l'autre et au corps extérieur 12 du vaporiseur 10, la seconde paroi cylindrique 32 étant d'un plus grand diamètre que la première paroi cylindrique 30. Les extrémités 34 et 36 des premier et deuxième trajets d'écoulement 24 et 26 situées à l'extrémité de sortie d'échappement du vaporiseur d'eau 10 sont raccordées l'une à l'autre afin que de l'eau puisse affluer dans le vaporiseur 10 à travers l'orifice 18 d'entrée d'eau, parcourir le premier trajet d'écoulement 24, puis parcourir le deuxième trajet d'écoulement 26 dans un sens contraire à son écoulement dans le premier trajet d'écoulement, puis s'écouler à l'extérieur du vaporiseur d'eau 10 à travers l'orifice 20 de sortie de vapeur d'eau. Ainsi, en fonctionnement, de l'eau entre dans le vaporiseur 10 par l'orifice 18 d'entrée d'eau et s'écoule dans le premier trajet d'écoulement 24. De la chaleur est transmise à l'eau à travers la paroi de séparation 30, à une vitesse Q1 dont l'amplitude varie avec l'emplacement le long du trajet d'écoulement 24. Le premier trajet d'écoulement 24 est constitué d'une région 46 de liquide sous-refroidi qui est la plus proche de l'entrée d'eau 18, suivie d'une région de vaporisation 42, suivie d'une région 44 de vapeur surchauffée qui est la plus proche de l'extrémité 34 du premier trajet d'écoulement 24. L'eau quitte le premier trajet d'écoulement 24 sous la forme d'une vapeur légèrement surchauffée et revient par le deuxième trajet d'écoulement 26 vers la sortie 20 de vapeur d'eau. Le long du deuxième trajet d'écoulement 26, de la chaleur est transmise dans la vapeur d'eau à travers la paroi 32 de séparation à une vitesse Q2 dont l'amplitude varie avec l'emplacement le long du trajet d'écoulement, et de la chaleur quitte par transmission la vapeur d'eau à travers la paroi de séparation 30 à la première vitesse citée Q1 qui dépend de l'emplacement. On doit comprendre que l'emplacement et la présence des régions sous-refroidies, de vaporisation et surchauffées 40, 42 et 44 peuvent varier suivant les vitesses d'écoulement de température des divers fluides. L'emplacement de ces régions montrées sur la figure 2 ne constitue qu'une forme de réalisation. La figure 3 est une vue en perspective avec coupe partielle montrant les surfaces de transmission de chaleur de gaz d'échappement dans le troisième trajet d'écoulement 28. Comme on le voit le mieux sur la vue à échelle agrandie d'un détail de la figure 3A, une structure à ailettes convolutées, par exemple une ailette 46 en serpentin à ouïes, est enroulée autour d'un cylindre 48 auquel elle est brasée et qui forme une paroi 32 de séparation. Cependant, les spécialistes de la technique comprendront que d'autres formes de surfaces de transmission de chaleur sont également envisagées. Par exemple, des ailettes pleines, des fentes ou analogues conviennent aussi. Le cylindre 48 est coiffé aux deux extrémités par des têtes 50 et 52 conçues pour supporter les charges de pressions internes imposées par la pression élevée de l'eau, par rapport au gaz d'échappement. Les orifices 18 et 20 d'entrée d'eau et de sortie de vapeur d'eau pénètrent dans le cylindre 48 qui forme la paroi 32 de séparation. La figure 4 est une vue en perspective avec coupe partielle montrant les surfaces de transmission de chaleur de la vapeur d'eau surchauffée dans le deuxième trajet d'écoulement 26. Comme on le voit le mieux sur la vue agrandie de la figure 4A, une autre structure à ailettes convolutées 52 est enroulée autour d'un cylindre 54 auquel elle est brasée et qui forme une paroi de séparation 30, en même temps qu'elle est brasée à la paroi intérieure du cylindre 48 qui forme la paroi de séparation 32. On doit cependant comprendre que la structure à ailettes 52 peut également être apte à rester non liée à la ou aux paroi(s) de séparation 30 et 32. Ceci permet aussi aux parois de séparation 30 et 32 de se dilater indépendamment l'une de l'autre. Les positions de début et de fin de la structure à ailettes 52 coïncident avec les positions de début et de fin de la structure à ailettes 46 mentionnée précédemment pour les gaz d'échappement. La structure 52 à ailettes à accroissement montrée sur les figures 4 et 4A est du type crevé et décalé, bien que d'autres types de structures à ailettes telles que, par exemple, en serpentin à ouïes, fonctionnent aussi. L'orifice 18 d'entrée d'eau pénètre dans le cylindre 54 qui forme la paroi de séparation 30, tandis que l'orifice 20 de sortie de vapeur d'eau est ouvert vers l'espace annulaire 56 entre la paroi de séparation 30 et la paroi de séparation 32 afin qu'il puisse recevoir la vapeur d'eau s'écoulant en sortie de la structure à ailettes 52. La figure 5 est une vue en perspective avec coupe partielle montrant le premier trajet d'écoulement 24 dans lequel l'eau à l'état liquide qui arrive reçoit de la chaleur sensible, est vaporisée, et est légèrement surchauffée. Le trajet d'écoulement 24 est un trajet hélicoïdal qui est délimité sur un côté par la surface intérieure du cylindre 54 qui forme la paroi de séparation 30. Plusieurs procédés de séparation pourraient être utilisés pour fabriquer ce trajet d'écoulement ; comme illustré sur la figure 5, le trajet d'écoulement 24 est créé par l'usinage d'une gorge hélicoïdale 58 dans le diamètre extérieur d'un cylindre 60 à paroi épaisse dont le diamètre extérieur est brasé au diamètre intérieur du cylindre 54 qui forme la paroi de séparation 30. Ces surfaces, comme précédemment, peuvent également être non reliées l'une à l'autre. Le trajet d'écoulement 24 commence à une certaine distance vers l'intérieur depuis l'extrémité 62 du cylindre 60 la plus proche des orifices 18 et 20 d'entrée d'eau et de sortie de vapeur d'eau, afin qu'un joint d'étanchéité complet puisse être réalisé à l'extrémité 62 pour empêcher le contournement des premier et deuxième trajets 24 et 26 d'écoulement du vaporiseur par une quantité d'eau quelconque. L'orifice 18 d'entrée d'eau est ouvert vers le trajet hélicoïdal 24 d'écoulement afin que de l'eau à l'état liquide puisse entrer dans le trajet d'écoulement à travers l'orifice 18. A l'extrémité opposée, le trajet d'écoulement 24 continue sur toute la distance jusqu'à l'extrémité 64 du cylindre 60 afin que la vapeur d'eau partiellement surchauffée puisse s'écouler de l'extrémité 34 du premier trajet d'écoulement 24 jusque dans le commencement 36 du deuxième trajet d'écoulement 26. Le cylindre 48 est coiffé à cette extrémité afin que l'écoulement de vapeur d'eau soit obligé de revenir en passant par le deuxième trajet d'écoulement 26. L'inégalité de la distribution de l'écoulement de vapeur d'eau sortant du premier trajet d'écoulement 24 et entrant dans le deuxième trajet d'écoulement 26 est améliorée par la transition du trajet hélicoïdal 24 d'écoulement au trajet annulaire 26 d'écoulement à l'extrémité du premier trajet 24 d'écoulement, comme montré sur les figures 4 et 5. Bien qu'une cela ne soit pas nécessaire, il peut être avantageux de faire varier la largeur du trajet hélicoïdal 24 d'écoulement sur la longueur de ce trajet, afin de mieux s'adapter aux grandes variations de densité qui apparaissent lors des transitions de l'eau d'un état de liquide sous-refroidi à haute densité à un état de vapeur surchauffé à basse densité. On doit en outre comprendre que d'autres formes de ce trajet d'écoulement sont envisagées en plus des trajets hélicoïdaux d'écoulement. La structure illustrée sur la figure 5 ne constitue qu'une forme de réalisation. Les figures 6, 7 et 8 sont des vues en coupe longitudinale du vaporiseur 10 qui illustrent l'écoulement des fluides dans les premier, deuxième et troisième trajets d'écoulement 24, 26 et 28, respectivement. Dans un exemple, en utilisant le vaporiseur 10 de la figure 1, les profils prédits de températures moyennes de la masse des fluides et les températures moyennes prédites des parois de séparation sur la longueur du vaporiseur sont illustrés sur le graphique de la figure 9. Le cas nominal représenté porte sur un écoulement d'eau à 25 C sous une pression absolue de 15 bars, qui est chauffée en un écoulement de vapeur d'eau surchauffée sortant à 550 C. La source de chaleur est un gaz d'échappement d'une chambre de combustion qui arrive à 875 C et est refroidi jusqu'à une température de sortie de 330 C. Les données montrées sur le graphique peuvent faire l'objet de plusieurs observations. Le profil de température prédit de la paroi 32 de séparation est exempt de tout gradient raide de température, minimisant ainsi le risque de soumettre la paroi 32 à des cycles de contraintes thermiques excessives. De plus, la température maximale prédite de la paroi 32 est d'environ 700 C, à l'extrémité d'entrée des gaz d'échappement du vaporiseur 10. Cette température, bien qu'élevée, est sensiblement inférieure à la température d'arrivée des gaz d'échappement qui est de 875 C. Le profil de température prédit de la paroi 30 de séparation présente des températures sensiblement plus basses que ce qui a été constaté pour la paroi 32 de séparation. Bien qu'il y ait de forts gradients de température dans la paroi 30, au commencement et à la fin de la région à deux phases, ils sont limités à une plage de températures qui n'est que d'environ 90 C. Surtout, la paroi 30 n'est soumise à aucune contrainte due à la pression, car elle sépare les deux trajets d'écoulement 24 et 26 qui sont essentiellement à la même pression. En comparaison, la figure 10 montre les profils de température prédits du fluide et de la paroi pour un vaporiseur plus classique à contre-courant à une seule passe qui a été dimensionné pour satisfaire aux mêmes conditions que celles utilisées pour la figure 9. Il apparaît immédiatement que le fort gradient de température à la fin de la région de vaporisation est beaucoup plus sévère que celui qui a été observé dans la forme de réalisation du vaporiseur 10 montrée sur la figure 9 (environ 452 C au lieu de 90 C). De plus, cette paroi est à présent soumise à une charge de pression élevée du fait de la différence de pression entre l'écoulement d'eau sous haute pression et l'écoulement de gaz d'échappement pratiquement à la pression atmosphérique. On s'attend à ce qu'une défaillance par fatigue due au cycle thermique de la paroi de séparation dans cette région de forte contrainte apparaisse beaucoup plus tôt que prévu pour la forme de réalisation du vaporiseur 10 montré sur la figure 9. Il convient également de noter que le pic de température de la paroi de séparation pour cette conception classique est d'environ 800 C, soit environ 100 de plus que prévu pour la forme de réalisation montrée sur la figure 9. A ces températures de fonctionnement, une telle différence peut exiger de choisir une matière plus coûteuse pour la paroi de séparation selon la conception classique, que celle demandée pour la forme de réalisation du vaporiseur 10 représentée sur la figure 9. La forme de réalisation décrite du vaporiseur 10 peut présenter d'autres avantages par rapport aux conceptions plus classiquement connues. Par exemple, les formes cylindriques des limites de pression peuvent aider à répartir la charge de pression, ce qui peut aboutir à des niveaux de contrainte plus bas dans la structure. Des concentrateurs de contrainte dus à des raccords tubes-collecteurs peuvent être éliminés. Les orifices 18 et 20 d'entrée d'eau et de sortie de vapeur d'eau sont placés au même emplacement axial et, par conséquent, les orifices 18 et 20 d'eau n'imposent pas de contrainte sur la dilatation et la contraction axiales de la structure. La présente invention peut également présenter une plus grande stabilité au passage en fonctionnement au ralenti, en comparaison avec des conceptions plus classiques. Lorsque l'écoulement est réduit, un vaporiseur classique peut présenter un accroissement de l'efficacité de la transmission de la chaleur, conduisant à des températures plus élevées en sortie de la vapeur d'eau. Dans ce type d'application, où les températures d'entrée des gaz chauds sont sensiblement supérieures à la température souhaitée de sortie de la vapeur d'eau, le risque d'une surchauffe de la vapeur d'eau est particulièrement grand. Dans la présente invention, cette situation est fortement atténuée car le gaz chaud et l'eau qui arrivent s'écoulent à contre-courant. Il en résulte un "pincement" de la température à l'extrémité de sortie du gaz chaud du vaporiseur 10, où le gaz d'échappement et la vapeur d'eau surchauffée quittant le premier trajet d'écoulement 24 et entrant dans le deuxième trajet d'écoulement 26 atteignent approximativement des températures égales, une transmission de chaleur relativement faible ayant lieu sur les trajets d'écoulement 24 et 26, et 28 vers cette extrémité de l'échangeur de chaleur 10. Ceci limite fortement l'amélioration de l'efficacité qui apparaît lorsque les écoulements sont réduits. Les figures 11 et 11A montrent les profils de température prédits à la fois pour la conception classique et pour la conception décrite 10, respectivement, lorsque les écoulements sont réduits de 50 % (ralenti de 2:1). On peut voir que la température de sortie de la vapeur d'eau dans la conception classique s'élève de 146 , passant de 550 C à 696 C. Dans la conception décrite 10, la température de sortie de la vapeur d'eau baisse en réalité de 23 , passant de 550 C à 527 C. Bien que la conception décrite ne maintienne pas une température constante en sortie de la vapeur d'eau lors d'un passage au ralenti, elle est sensiblement plus stable que ne le serait un vaporiseur de conception classique. La figure 12 illustre une autre forme de réalisation encore. Dans cette forme de réalisation, une section à vaporiseur 68 intègre aussi un surchauffeur 70 pour l'écoulement vaporisé et une partie 72 à refroidisseur de reformat destinée à refroidir un écoulement de reformat, tel qu'un écoulement de reformat dans un système de reformeur à la vapeur. On doit comprendre que, bien que cette forme de réalisation présente la partie 72 destinée à refroidir un écoulement de reformat, d'autres fluides peuvent également être refroidis dans la partie 72. Dans cette forme de réalisation, de l'eau est vaporisée et surchauffée dans la section à vaporiseur 68, mais les gaz d'échappement et la vapeur d'eau surchauffée quittent la section à vaporiseur 68 où la vapeur d'eau est surchauffée davantage par le reformat, et le reformat est ensuite refroidi davantage par l'écoulement de gaz d'échappement provenant de la section à vaporiseur 68. Les figures 13 et 13A illustrent plus en détail la section à vaporiseur 68 de cette forme de réalisation. De l'eau entre par un orifice d'entrée 74 proche du côté de gauche de la section à vaporiseur 68 et parcourt un trajet d'écoulement hélicoïdal 76 similaire au trajet d'écoulement 24 illustré sur les figures 4 et 5, puis tourne et revient en arrière le long d'un deuxième trajet d'écoulement 77, comme on le voit le mieux sur la figure 13A, qui est similaire au trajet d'écoulement 26 représenté sur les figures 4 et 5. En fait, la relation entre les écoulements d'eau et de vapeur d'eau et l'écoulement d'échappement est similaire à la relation des écoulements illustrés sur la figure 2, la vapeur d'eau passant dans le trajet d'écoulement 77 recevant de la chaleur des gaz d'échappement et transmettant de la chaleur à l'eau s'écoulant dans le trajet d'écoulement 76. La différence principale est que, initialement, le gaz d'échappement entre à l'extrémité opposée 78 de la section à vaporiseur 68 de la figure 13 et, par conséquent, effectue une passe adiabatique initiale 80 qui n'est pas en contact avec l'écoulement de vapeur d'eau avant l'inversion du sens et l'écoulement par un trajet 81 en relation d'échange de chaleur à contre-courant avec la vapeur d'eau s'écoulant dans le trajet 77. Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 13, le gaz d'échappement effectue une passe finale 82 à travers le centre de la section à vaporiseur 68, quitte la section à vaporiseur 68 et entre dans la section 72 à refroidisseur de reformat tandis que la vapeur d'eau quitte la section à vaporiseur 68 et entre dans la section à surchauffeur 70 qui est concentrique autour de la section 68 à refroidisseur de reformat. La structure de la section à surchauffeur 70 et la partie 72 à refroidisseur de reformat sont montrées sur la figure 14, la figure 14A illustrant une représentation schématique des écoulements de vapeur d'eau et de reformat à travers le surchauffeur 70. La vapeur s'écoule par une passe 83 ayant une structure à ailettes 84 qui est délimitée par une paroi cylindrique extérieure 86 et une paroi cylindrique adjacente 87. Le reformat s'écoule suivant une passe 88 ayant une structure à ailettes 89 délimitée par la paroi adjacente 87 et une paroi intérieure 90, à contre-courant par rapport à l'écoulement de la vapeur d'eau. Alors que le reformat arrive à une température élevée, la vapeur d'eau entre dans la section à surchauffeur 70 avec une surchauffe importante et la quantité de chaleur qui est transmise est donc réduite. Les passes 83 et 88 sont des passages d'écoulement annulaire concentrique, la passe 83 étant radialement à l'extérieur de la passe 88 et de la chaleur étant transmise du reformat à la vapeur d'eau à travers la paroi cylindrique 87. Une fois que la vapeur a franchi cette section 70, elle quitte la structure à travers un orifice de sortie 92. La figure 15 illustre les profils de température d'une forme de réalisation dans laquelle le reformat est utilisé pour ajouter une surchauffe supplémentaire à l'écoulement de vapeur d'eau dans la section à surchauffeur 70. Le reformat peut généralement avoir besoin d'un refroidissement supplémentaire et la structure 72 à refroidisseur de reformat est donc incluse. Une fois que le reformat parcourt la première passe 88 enrelation d'échange de chaleur avec la vapeur d'eau, il peut être transféré à une passe intérieure supplémentaire 94 de retour pour un autre refroidisseur. Comme illustré sur les figures 16 et 16A, le reformat parcourt la passe 94 de retour à travers une structure à ailettes 96 qui est concentrique à un trajet annulaire 98 d'écoulement pour le gaz d'échappement. La passe 94 d'écoulement du reformat est placée dans un passage annulaire radialement extérieur par rapport au trajet d'écoulement d'échappement 98 et est séparée par une paroi cylindrique 99, de la chaleur étant transmise du reformat à l'échappement à travers la paroi 99. Comme on le voit sur les figures 16 et 16A, le reformat et le gaz d'échappement s'écoulent à contre-courant et, par conséquent, les deux écoulements quittent la section à refroidisseur de reformat à des températures similaires. La figure 17 illustre les profils de température d'une forme de réalisation de l'écoulement de reformat et de l'écoulement de gaz d'échappement. Comme on le voit sur ce graphique, l'écoulement de reformat entre dans le refroidisseur 72 de reformat à une température élevée mais, lorsque le reformat quitte la structure 72, sa température a été fortement abaissée et elle approche d'une température commune de sortie avec le gaz d'échappement. Enfin, comme illustré sur les figures 12 et 18 et schématiquement sur la figure 19, le vaporiseur 68, le surchauffeur 70 et la structure 72 à refroidisseur de reformat peuvent être conçus et assemblés en une structure monobloc 100. La forme d'ensemble accroît la facilité d'assemblage. En outre, les formes cylindriques des pièces résistent aux différences de pression qui peuvent exister entre les divers écoulements, et la conception asymétrique aide à limiter ou éliminer le gauchissement des échangeurs de chaleur sous l'effet de différences de température. De plus, la structure 100 peut être construite pour permettre aux pièces individuelles de se dilater et de se contracter indépendamment en réponse à des variations de la température. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'échangeur de chaleur décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur destiné à vaporiser un écoulement de fluide en utilisant de la chaleur provenant d'un écoulement contenant de l'énergie thermique, l'échangeur de chaleur (10) étant caractérisé en ce qu'il comporte : un trajet d'écoulement de fluide ayant une première passe et une seconde passe en aval de la première passe par rapport à l'écoulement de fluide les parcourant ; et 10 un trajet d'écoulement d'énergie thermique, la première passe, la seconde passe et le trajet d'écoulement d'énergie thermique étant alignés suivant un premier axe, la seconde passe étant placée entre la première passe et le trajet d'écoulement d'énergie 15 thermique, et de la chaleur étant transmise dans un sens allant du trajet de l'énergie thermique vers la seconde passe et de la seconde passe à la première passe. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce que le trajet d'écoulement d'énergie thermique comprend une première passe et une seconde passe. 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une unité (70) de surchauffe destinée à transmettre de la chaleur depuis un 25 écoulement de reformat à l'écoulement de fluide. 4. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une unité (72) à refroidisseur de reformat destinée à transmettre de la chaleur de l'écoulement de reformat à l'écoulement 30 contenant de l'énergie thermique. 5. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première passe, la seconde passe et le trajet d'écoulement d'énergie thermique sont de forme globalement cylindrique et sont placés concentriquement 35 autour du premier axe. 6. Echangeur de chaleur pour la vaporisation d'un écoulement de fluide en utilisant de la chaleur provenant d'un écoulement contenant de l'énergie thermique, l'échangeur de chaleur (10) étant caractérisé en ce qu'il comporte : un trajet d'écoulement de fluide globalement cylindrique, le trajet d'écoulement de fluide ayant une première passe et une seconde passe en aval de la première passe par rapport à l'écoulement de fluide les parcourant, la seconde passe étant espacée radialement vers l'extérieur de la première passe ; et un trajet d'écoulement d'énergie thermique globalement cylindrique espacé radialement vers l'extérieur de la 15 seconde passe. 7. Echangeur de chaleur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le trajet d'écoulement d'énergie thermique comprend une première passe et une seconde passe. 8. Echangeur de chaleur selon la revendication 6, 20 caractérisé en ce qu'il comporte en outre une unité (70) de surchauffe destinée à transmettre de la chaleur d'un écoulement de reformat à l'écoulement de fluide. 9. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une unité (72) à 25 refroidisseur de reformat destinée à transmettre de la chaleur de l'écoulement de reformat à l'écoulement contenant de l'énergie thermique. 10. Echangeur de chaleur destiné à vaporiser un écoulement de fluide en utilisant de la chaleur provenant 30 d'un écoulement contenant de l'énergie thermique, l'échangeur de chaleur (10) étant caractérisé en ce qu'il comporte : une première extrémité (14) et une seconde extrémité (16) ; un trajet d'écoulement de fluide ayant une première 35 passe et une seconde passe en aval de la première passe par rapport à l'écoulement de fluide les parcourant, lapremière passe partant de la première extrémité et s'étendant jusqu'à la seconde extrémité, et la seconde passe partant de la seconde extrémité et s'étendant jusqu'à la première extrémité ; et un trajet d'écoulement contenant de l'énergie thermique ayant une passe de transmission de la chaleur, la passe de transmission de la chaleur partant à la première extrémité et s'étendant jusqu'à la seconde extrémité et étant en relation d'échange de chaleur avec la seconde passe du trajet d'écoulement de fluide afin qu'un fluide s'écoulant dans la seconde passe soit à contre-courant avec un fluide s'écoulant dans la passe de transmission de la chaleur. 11. Echangeur de chaleur selon la revendication 10, 15 caractérisé en ce que le trajet d'écoulement d'énergie thermique comprend une passe supplémentaire. 12. Echangeur de chaleur selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une unité de surchauffe (70) destinée à transmettre de la chaleur d'un 20 écoulement de reformat à l'écoulement de fluide. 13. Echangeur de chaleur selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une unité (72) à refroidisseur de reformat destinée à transmettre de la chaleur de l'écoulement de reformat à l'écoulement 25 contenant de l'énergie thermique. 14. Echangeur de chaleur selon la revendication 10, caractérisé en ce que la première passe, la seconde passe et le trajet d'écoulement d'énergie thermique sont de forme globalement cylindrique et sont disposés concentriquement 30 les uns par rapport aux autres.