用于垃圾填埋场作业的废料处理设备

2025年09月26日

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用于垃圾填埋场作业的废料处理设备

一、概述

从21世纪开始，世界上很多国家都加快了工业化进程，这样势必会产生更大量的垃圾。为了积极解决这个问题，固体垃圾的处理就成为一项需要妥善管理的作业。如今，在垃圾处理技术方面已有了多种改进。新式创新的缩减体积处理法已经逐步发展起来。在美国，约有13000个填埋场处理国内65％的固体垃圾。

美国卡特彼勒有限公司是世界上最大的生产全系列废料处理机械、工程机械和矿山设备、天然气发动机和工业用燃气涡轮机的制造商。卡特彼勒的废料处理机械包括填埋压实机、履带式推土机、液压挖掘机、履带式装载机及轮式装载机等。统计表明，目前在世界上的大型垃圾填埋场中使用的CAT设备约占30％左右。卡特彼勒垃圾沼气发电机组还能把废料填埋场的沼气转为电力，比一般的燃烧方法更清洁彻底。它的废气排放量更低于国际环保标准的严格要求。由于设计和质量先进，卡特彼勒垃圾沼气发电机组在全球被广泛采用。每年的销量无论以台数或总马力计，都是全球之冠，是行业内的领导者。在中国，卡特彼勒垃圾沼气发电机组已成功应用于香港、杭州及广州的废料填埋场，并把电力输入供电网。

专门为填埋工艺设计制造的CAT废料处理机械无论在开挖面上作业、在转运站装载、搬运覆盖料还是保养场地，都表现出最高的生产率。也正因为如此，卡特彼勒积累了大量的专门配合垃圾填埋工艺的实际应用经验，可以广泛应用于各种不同类型垃圾填埋场的设计方案。

二、压得越密实，垃圾填埋场的寿命越长

如何延长现有垃圾填埋场地的寿命，压实便是最好的处理方法。压得越密实意味着能把更多的垃圾填入较小的空间。主要优点如下：

●　延长场地的使用寿命；

●　减少下沉；

●　降低空隙率；

●　减少被风吹走的碎屑；

●　阻止昆虫和啮齿动物的发展；

●　减少下雨时垃圾被冲走或暴露出来的可能性；

●　减少每日所需覆盖物用量，因而减少机器的挖掘工作；

●　减少浸出液和甲烷的迁移；

●　为垃圾车提供更密实的行驶路面，因而减少保养和修理。

1.增大压实密度对延长填埋场潜在寿命的举例。

填埋场垃圾容量：1529200m3

每年容量：105664t

在这个例子中，压实密度每增大91kg/m3（20％），填埋场寿命便延长1.9年。

增大压实密度产生附加价值的一个计算方法是，将填埋场垃圾增加吨数乘以每吨垃圾的弃量费。上例说明，压实密度每立方米增大91kg（20％），填埋场的使用寿命就会延长1.9年。在每年容量相同的情况下，这就意味着可额外处理200762t垃圾（1.9×105664=200762）。如每吨的弃量费为30美元，该填埋场得到的附加收入约为600万美元（200762×$30.00=$6022860）。

2.密度会有差异。松散的住宅和商业垃圾每立方米重237～297kg。垃圾收集车可将此密度增加到每立方米475～593kg。在垃圾填埋场，现场垃圾密度可能在每立方米272～680kg之间变动。适中的压实可使密度达到每立方米363～454kg。但将垃圾倾卸并推入填埋场会使密度显著降低，低至每立方米356kg。若填埋场接受的垃圾绝大部分为砖、石块和混凝土块等废墟拆毁物，便可达到最大的压实密度——高达1483kg/m3。通常，对C＆D物料（建筑物料和废墟拆毁物料）应有专门的C＆D填埋场地。覆盖物将使填埋场的压实密度再增大59～119kg/m3。

3.影响压实的因素。

（1）垃圾层的厚度是最重要的因素。为了获得最大的密度，垃圾摊铺厚度不应超过0.6m。分层越厚，机器能压实的程度越低，如下左图所示。

（2）压实机械通过垃圾的道数是影响密度的另一个因素。一道定义为机器在一个方向驶过垃圾1次。无论什么机器，为获得最佳压实效果都应通过3～4道。如下右图所示，多于4道并不能获得经济的附加密度。

（3）坡度应保持最小值——4∶1或更小，水平面可获得最佳的压实效果。但是，把垃圾推成斜坡也有如下优点：

●　斜坡工作面比水平工作面的覆盖面积小，这可减少垃圾的杂乱问题及覆盖物的需要量。

●　机器上坡作业较下坡作业更容易使整个作业区内获得较均匀的上升厚度，这是因为垃圾不会在推铲前面滚动和在坡底堆积。

还必须强调指出，几乎在所有情况下，为了获得最大的压实度，越平整越好。

4.含水率的影响。含水率显著影响压实密度。水会软化纸张和纸板等材料，并起到润滑剂的作用，同时使这些材料更紧密固结。现场测试表明，根据季节是旱季还是雨季，含水率在10％～80％之间变化。对最高压实度的最佳含水率是50％。最小含水量可使垃圾的压实密度增大10％。而较高的含水率一方面提供较高的现场密度，同时也增加了浸出液的形成量。

三、选择合适的机器是关键

建立一个高效而实用的填埋场最重要的一步是机器的选择。因为无论如何细心计划和实施垃圾处理的每个阶段，如果设备的类型不对、规格有误，可靠性差而无法完成对巨量垃圾的处理，整个运转就会停顿下来。在填埋场中机器的作业条件是严酷的。所以，这些机器必须坚固耐用，从而能够承受大负荷而使停机时间降至最低。

机器在填埋场必须有接近100％的出勤率。因为垃圾不能等待，它必须每天得到摊铺、压实和覆盖。设置备用机器是奢侈的，几乎没有几个填埋场的经营者能负担得起。因此在购买机器时，代理商的服务和零件保障能力应是一个主要的考虑因素。

一些经营者发现，虽然最初的机器购买价格低，但几年下来的累积花费却高得惊人。这是因为作业、保养和修理费用太高。因此以“寿命期总费用”为基础进行机器评估才是合理的。

1.应知道机器能胜任什么工作。

（1）任何填埋场都需要机器去完成下列工作：

●　准备场地；

●　处理和压实垃圾；

●　挖掘和运送覆盖物；

●　摊铺和压实每日及最后的覆盖物；

●　进行各种杂活和清理工作；

●　维护道路；

●　处理可重新利用的物料。

（2）了解填埋场用机械设备的各种结构和性能。

●　履带式推土机、履带式装载机及钢轮压实机适用于在场地上处理垃圾。

●　覆盖物处理机提供每日、中间和最后的覆盖物，并在填埋场上进行铲土运输作业。如果机器的工作是单一运送覆盖物，则按铲土运输原理来选择机器，即以最低的费用在最短时间内运送最多的土。填埋场经营者可将覆盖工作分派给轮式牵引铲运机或铰接式自卸卡车作长距离运输，而让履带式推土机和履带式装载机作短距离搬运。

●　辅助设备包括轮式装载机、液压挖掘机、综合多用机、保养通道及运输道路的平地机、抑制尘土的洒水车，以及处理不能放在填埋场的特殊物料而需要的其他设备。

2.完成的工作越多越好。多用性是选择机械设备的另一重要因素。一台设备能完成的工作越多，对其他设备的需求就越少。出于经济的需要，小型填埋场尽可能少用几台设备。它们常常用一台机器来挖掘、摊铺、压实和覆盖。可供这种场地使用的万能机器就是履带式装载机。

3.正确选配机组。为正确选配机组，在开始选择设备之前必须考虑如下因素：

●　要处理的垃圾吨数和种类；

●　覆盖物总量和类型；

●　覆盖物必须运送的距离；

●　填埋场的种类；

●　压实要求；

●　对不能放置在填埋场中的物料进行特殊处理；

●　天气条件；

●　辅助工作；

●　预算；

●　提供服务地区的预计发展情况。

4.吨数决定了方案的选择。每日吨数是正确选择机器的主要参数。如一个地区每天产生203t垃圾，则应考虑选用中等重量和马力的履带式推土机或履带式装载机。如要求有较高的压实密度时，同时还应选用一台垃圾填埋压实机。另外，还要考虑到今后的发展。下表供选择设备参考。

根据每日垃圾吨数选择垃圾处理设备

5.垃圾类型是另一个因素。所收集的垃圾类型是选择机器规格和类型的另一个依据。例如，若场地处理的垃圾中废墟拆毁物（如石块、砖块、混凝土等）的比例很高，则应选择有推、拉能力的履带式机器。还应考虑挖掘哪种覆盖物及运送距离。在含砂质磨料的覆盖物上，使用橡胶轮胎的轮式装载机比用履带式机器更合适。但是，如运送距离远，轮式牵引铲运机则是最经济的选择。

6.运距准则。运距是选择运送和处理覆盖物机器的一个主要因素。下面是一些准则：

●　履带式推土机：0～91.4m；

●　履带式装载机：0～152.4m；

●　压实机：0～61m；

●　抱式铲运机：182.9～304.8m；

●　轮式牵引铲运机：＞182.9m；

●　越野载重车：＞304.8m；

●　铰接式自卸卡车：＞304.8m

同时，道路状况也是选择最佳运输设备的重要因素。

7.天气影响。由于天气状况，可能需要使用履带式机器来克服下雨或下雪时恶劣的地面条件，以及剥离冻结的覆盖物料。

8.填埋方法。填埋方法也决定了某些机器的适用性。例如，垃圾填埋压实机在平地和缓坡地的填方中能提供最佳压实，但它不能挖掘小区。若要挖掘物料，就需要履带式推土机、履带式装载机或液压挖掘机。执行辅助工作的机器也需认真考虑。如果最重要的是多用途，则履带式装载机是最好的选择。

9.应认真考虑压实。由于许多填埋场都在寻求延长其寿命的方法，对压实的要求就成为应予以更多考虑的问题了。填埋场的主管人员一定要完全熟悉作业计划和法律要求，以确定需要压实到何种程度。如要求高密度的压实，垃圾填埋压实机是最佳的选择。

以下将以卡特彼勒垃圾填埋压实机、履带式堆土机和液压挖掘机为例，来具体说明选择正确的垃圾处理机械对提高填埋场寿命的重要性。

垃圾填埋压实机

垃圾填埋压实机可能是最早专为垃圾处理场作业而设计的机器。其目的是摊铺、压实和覆盖大量运来的垃圾。它在作业面上比履带式推土机更快、更能克服阻力，而且还可获得更大的压实密度。卡特彼勒可提供三种型号的垃圾填埋压实机如816F、826G和836G。重量越大的压实机可获得越大的压实密度。

为使压实密度达到最大值，压实机应在平坦的作业面上作业，以便对垃圾施加最大的重量。在坡度大于4∶1时压实效率即下降。压实机通常出现在需要多台机器联合作业的情况下，一般不要用压实机来挖掘覆盖物料。但它可将覆盖物料短距离推移到作业面上，然后摊铺和压实。

1.压实性能。有些经营者表示，垃圾填埋压实机确实能使填埋场寿命延长一倍，这是通过提高压实密度来实现的。836G是适用于要求最高压实密度的机器。每日垃圾处理量超过1016t的场地，往往选择836G，其压实密度可高达800～1200kg/m3。826G是一种适用于每天处理不超过813t垃圾的填埋场的经济型机器，压实密度可达594～949kg/m3。较小的816F能较好适用于每日垃圾量为254～508t的场地，其压实密度达534～712kg/m3。

2.四个钢轮更好。卡特的四轮结构压实机可以较少的通过道数获得较大的压实密度。这是因为前后轮迹重合，机器驶过一道能进行两次压实。机器每通过垃圾一次，钢轮就压过两次，从而能达到最大的压实密度。其他结构的压实机必须以两倍的机器通过道数，才能获得与卡特彼勒压实机相同的钢轮通过的道数。四轮驱动和后桥摆动保证了在坡道上操作的稳定性和更有效的压实。铰接式结构使机器能在狭窄的场地急转弯。

●　防滑差速器通过向每个钢轮提供相等的驱动扭矩而减少钢轮打滑。如果有一个钢轮暂时失去牵引力，它的对面轮子将继续驱动，直到两个钢轮都有稳定的立脚点为止。

●　前后挡物杆使大的碎片不致于被卷到钢轮上。挡物杆也能使钢轮不受约束而较好地贯入、捣碎和压实。

3.两种轮型。卡特压实机的钢轮是专门为垃圾填埋而设计的，采用经过热处理的耐磨DH2钢制动碎料器刀片，布置成交错的自清理式人字形式样，可以获得较好的碎料作用。卡特的碎料器刀片也可以翻新。

此外，卡特彼勒已研制出一种独一无二的十字形齿结构。由于减少了当齿啮入被压实垃圾时出现的拉毛问题，从而能提供最大的压实效果。这种十字形结构对所有压实机都是标准配置，它采用更多的耐磨材料，且具有极好的横向稳定性。

在这两种轮型中，前后轮的轨迹都是重叠的，故在机器每驶过一道都能获得两次均匀的压实。坚固的结构确保了所需要的出勤率，而且维修时间最短。除了快速的目视检查之外，卡特压实机几乎不需要每日保养。所有型号都能将垃圾推移61m，把垃圾摊开并进行3～4道的压实（机器的一压道定义为机器在一个方向上驶过垃圾一次）。

压实机的生产指标

4.压实密度的对比。可利用右图来近似估计重量相等的各种不同型号垃圾填埋机器在采取正确操作技术的情况下获得的压实密度范围。

履带式推土机

履带式推土机是填埋场内最通用的机器。因为它的多用性，故常是首选的机型。推土机通过推倒树木、清除树桩、修筑通道和运输道路来为场地作准备。一旦场地进入运作，它便摊铺和压实垃圾、剥离地面覆盖物，并将覆盖物摊铺在垃圾上加以压实。它们可在各种天气情况下工作，且适用于所有三种垃圾填埋方法：分区法、斜坡法和挖沟法。履带式推土机可达到475～593kg/m3的压实密度，并常可在其他机器难以胜任的陡坡上工作。履带式推土机能在91m的距离内经济地推移物料。

1.广泛的选择范围。卡特彼勒制造了7种履带式推土机供填埋场使用。其规格范围从功率82kW、工作重量13175kg的D5M到功率425kW、工作重量65764kg的D10R。在WHA（垃圾处理应用）型机器上，高架驱动轮设计使终传动远离能造成密封损坏的垃圾，同时也减少了能缩短终传动寿命的冲击载荷。密封润滑履带和永久性润滑的支重轮延长行走装置的寿命并减少对它的保养。这些机器的模块式结构大大减少了因主要部件修理而导致的停机时间。例如，D6终传动的拆卸和更换仅需4h。

2.履带式推土机的特殊改进——垃圾处理装置。专用附加装置和专用保护装置使7种型号的履带式推土机（D5M WHA，D6M WHA，D6R WHA，D7R WHA，D8R WHA，D9R WHA，D10R WHA）有更高的生产率和更多用途，而且能更适应艰巨的垃圾处理工作。以下是垃圾处理装置的特点：

●　终传动护板保护了终传动双锥体密封件，使之免受金属丝、鱼网线和尼龙或金属带的损坏。

●　铰链式重型散热器防护栅设有两个快速放松手柄，用以操作中开式护板，使之容易接近散热器，便于清洗。

●　前后挡物杆使垃圾不致攀到履带上，从而损坏防护板和液压油箱。

●　单履剌式履带板具有梯形中心冲孔，使履带保持清洁，并有助于防止履带板外壳堵塞。

●　装在举升油缸上的卤素灯可供24h连续作业之用。

●　带有改进式垃圾栅架的半万能型（S-U型）推土铲综合了S（直铲）和U（万能）型推土铲的特点，能更好地保持物料、更好地铲入紧密压实的物料，并具有推运各种各样物料的能力。

●　垃圾栅架增加了推土容量，并可防止垃圾损坏散热器。垃圾栅架从推土铲的型板顶端向上和向前延伸。

●　专用的垃圾处理散热器对大部分型号的机器均可供货。

●　引导轮密封护板保护了引导轮密封免遭损坏。

●　重型限位器和手柄能经受填埋场作业的苛刻要求。

●　倾斜油缸管路护板有助于防止液压管路的接触损坏。