Пытался понять почему тормозит программа, в итоге нашел проблему в очень неожиданном месте — функция NList.Concat. Она работает ужасающее медленно. Моя реализация, которая работает достаточно быстро приведена ниже:

MyConcatRev[T] (l:list [list [T]]):list[T]
{
    NList.FoldLeft(l, [], NList.FoldLeft(_, _, _::_))
}

MyConcat[T] (l:list [list [T]]):list[T]
{
    NList.Rev(MyConcatRev(l))
}