Если приложение не будет использовать ThreadPool, то та установка не будет применяться. Кроме того, я полагаю, что приложение может установить то значение само, если оно выберет - machine.config, то не переопределит явные программные параметры.
Действительно ли это - приложение, у Вас есть источник для, или стороннее приложение, из которого Вы не можете добраться под капотом?
Один из способов сделать это - поставить apache с mod_proxy перед серверами. Затем вы можете перенаправить все URL-адреса / search / * на tomcat и все / site / * на nodejs